二次再生沥青混合料性能研究

发布时间：2017-06-10 10:21

  本文关键词：二次再生沥青混合料性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,在环境友好型社会建设的政策下,人们对于环境保护的意识不断增强。针对集料生产过程中的环境破坏问题,以及沥青路面广泛铺筑造成优质集料资源的大量消耗问题,国内外学者展开了大量关于沥青路面再生的研究。然而研究者们多关注沥青路面一次再生问题,对于沥青路面循环再生的研究相对较少且多基于沥青混合料性能评估进行展开。但不可否认的是,随着目前大量一次再生沥青路面服役周期的结束,沥青路面的循环再生问题亟待解决。对于沥青路面循环再生问题,沥青的再生十分关键。本文针对沥青路面二次再生问题展开研究,主要从化学组成、微观结构以及黏弹特性三方面对比分析不同再生剂比例的二次再生沥青与新沥青的异同,从而确定再生沥青的比例,最后通过二次再生沥青混合料室内试验以验证二次再生沥青混合料的路用性能。首先,本文选用110号沥青、特定再生剂两种不同的再生剂进行旧沥青(一次再生沥青路面服役后)与再生剂不同掺配比下的二次再生沥青试验。基于经典试验测试参数采用指数函数拟合分析,最终确定110号沥青再生剂的掺配比。对于特定再生剂的掺配比采用比例确定的第二种方法。其次,本文采用所确定的二次再生沥青进行沥青混合料试验,以确定其路用性能。为研究材料流变性质,本文采用动态剪切流变仪(DSR)进行了频率扫描实验,试验表明常温情况下,特定再生剂的二次再生沥青比110号沥青再生剂的二次再生沥青性能更佳。为研究材料的低温性能,本文进行了DSC试验,通过玻璃态转化温度Tg值的试验分析表明特定再生剂的二次再生沥青相对较脆。本文采用原子力显微镜AFM进行微观结构测试(形态、力学性能),分析不同再生剂对二次再生沥青的影响。结果显示,二次再生沥青的力学性能试验结果(粘结力、耗散能、DMT模量)反映出其再生剂与旧沥青混合均匀性较好。同样,基于微观角度所计算得到的二次再生沥青材料粘结力及耗散能参数值与其对应的宏观角度下DSR试验所测得的结果一致(共混物中更高的沥青含量表征了更高的粘结力及耗散能等性质;随着110号沥青再生剂掺配比的增加,二次再生沥青表现更高的粘结力及耗散能性质;然而,基于特定再生剂再生的二次再生沥青具有相对更好的粘结力及耗散性能。与此同时,旧沥青通过加入再生剂得到再生沥青,该过程中材料模量降低且变脆,特定再生剂再生得到的二次再生沥青表现更好的再生性能。最后,本文对这两种二次再生沥青进行沥青混合料试验。试验发现,110号沥青再生获得二次再生沥青沥青混合料具有更高的稳定性,而特定再生剂再生得到的二次再生沥青混合料更容易受到水损害。另外,新老沥青混合料具有更好的抵抗变形能力、抵抗剪切力以及中高温路用性能。本文从二次再生沥青的角度出发,分析了两种再生剂的不同掺配比例下二次再生沥青与新沥青的宏微观特性,确定其掺配比例,并通过二次再生沥青混合料进行了验证性的研究,本研究对沥青路面的循环再生问题进一步分析奠定了基础,同时为沥青路面行业相关应用提供了参考与建议。
【关键词】：二次再生沥青混合料 化学组成 玻璃态转化 粘附力 耗散能 DMT模量
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• Chapter 1 Introduction10-15
• 1.1 Background10-11
• 1.2 Aims and objectives11-12
• 1.3 Thesis outline12-13
• 1.4 Concept of the framework13-15
• Chapter 2 Literature review15-36
• 2.1 Overviews on the current status of the Recycled Asphalt Pavement applicationin the world15-21
• 2.1.1 RAP application abroad15-19
• 2.1.2 RAP application in Africa19-20
• 2.1.3 Brief review of the African and foreign RAP application20-21
• 2.2 Review on the re-recycled asphalt materials21-32
• 2.2.1 Definition of re-recycled Asphalt Mixtures21
• 2.2.2 Methodology for the realization of an asphalt Hot-mix recycling21-27
• 2.2.3 Mix design procedures27-32
• 2.3 Performance evaluation of a re-recycled asphalt mixtures32-36
• 2.3.1 Evaluation of water resistance32-33
• 2.3.2 Evaluation of the permanent deformations resistance33-36
• Chapter 3 Characteristics of the re-recycled Asphalt Material36-57
• 3.1 Re-recycled materials separation36-44
• 3.1.1 Extraction36-37
• 3.1.2 Recovery37-38
• 3.1.3 Validation of recovery test, chemical and aging evaluation38-44
• 3.2 Evaluation of the re-recycled aggregates44-51
• 3.2.1 Gradation44-48
• 3.2.2 Specific gravity48-51
• 3.2.3 Coarse aggregates angularity51
• 3.3 Evaluation of the re-recycled binders51-55
• 3.3.1 Empirical properties52-53
• 3.3.2 Rheological properties53-55
• 3.4 Brief Summary55-57
• Chapter 4 Re-Recycled Asphalt binder healing evaluation using New Asphaltbinder/New Recycled Agent57-83
• 4.1 Study of the new asphalt binder softening and healing efficiency on the Re-Recycled Asphalt binder57-76
• 4.1.1 Softening efficiency of the new binder on the re-recycled binder57-61
• 4.1.2 Old-new blended binders rheological properties61-64
• 4.1.3 Chemical analysis64-66
• 4.1.4 Thermal analysis66-67
• 4.1.5 Microstructure Analysis67-76
• 4.2 Study of the Rejuvenator effect on the Re-Recycled Asphalt binder76-82
• 4.2.1 Addition of rejuvenators76
• 4.2.2 Thermal analysis76-77
• 4.2.3 Rheological properties of the rejuvenated binder77-80
• 4.2.4 Microstructures Analysis80-82
• 4.3 Brief summary82-83
• Chapter 5 News RAP mixtures and performances evaluation83-92
• 5.1 Old asphalt mixture performance analysis83-84
• 5.1.1 Determination of the old material bitumen content83
• 5.1.2 Old asphalt performance analysis83-84
• 5.2 New mixes design calculations84-86
• 5.2.1 Optimum asphalt content85
• 5.2.2 Old asphalt mixing material85
• 5.2.3 Others mixtures design calculations85-86
• 5.3 New RAP mixtures performances evaluation86-91
• 5.3.1 Marshall test87-88
• 5.3.2 Rutting test88-90
• 5.3.3 Ambient temperature Splitting Tensile Strength test90-91
• 5.4 Brief summary91-92
• Summary and Conclusions92-94
• References94-102
• Acknowledgement102-104
• Brief Resume104

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