海绵城市排水路面改性沥青制备与性能研究

发布时间：2020-07-04 00:27

【摘要】：大孔隙的沥青排水路面是海绵城市道路面层的重要组成部分。高粘改性沥青的质量是直接影响沥青排水路面质量的关键因素,直接影响使用性能和使用寿命。废轮胎橡胶粉(CRM)和SBS改性材料可以单独改性沥青性能,也可以复合改性沥青性能。为了满足高粘改性沥青性能要求,同时为了最大程度地利用橡胶粉,来生产环保绿色的高质量沥青是一个急需解决的课题。本项目的目的是利用CRM和SBS进行复合改性沥青,使其满足排水沥青混合料高粘沥青的技术要求,来探讨影响复合改性沥青性能特别是60℃沥青粘度的影响因素。为此,本项目首先探讨CRM和SBS改性剂复合改性的拌和工艺的优化。选用了两种基质沥青和三种拌和方法即先加CRM在基质沥青中搅拌,再加SBS剪切(RMSS);CRM和SBS一起加入沥青中剪切(RSS;先加SBS在基质沥青中剪切再加CRM搅拌(SSRM)。其次,探讨了两种改性材料对复合改性沥青性能的影响规律。分别固定SBS和CRM中一种掺量,改变另一种外加剂掺量,研究SBS和CRM对复合改性沥青性能的影响。最后,将不同CRM掺量的复合改性沥青进行RTFOT老化,探讨CRM和SBS复合改性沥青的抗老化性能。测试的复合改性沥青性能包括60℃动力粘度、135℃布氏粘度、25℃针入度、软化点、5℃延度、动态剪切流变性能,AFM微观性能。结果表明:(1)SSRM工艺制备的复合改性沥青60℃动力粘度最高,各项性能优于其他拌和工艺,为最佳拌和工艺。(2)SBS掺量和CRM掺量的增多都会使复合改性沥青60℃动力粘度升高,沥青变硬,抗车辙性能变大。低掺量SBS对复合改性沥青60℃动力粘度的改性效果不佳。SBS掺量4.5%,CRM掺量8%时,复合改性沥青达到高粘效果。(3)CRM对复合改性沥青的改性过程为物理改性。AFM观测下的复合改性沥青都是尖细的蜂状,沥青的沥青质等蜂状组成物质被CRM分散。CRM掺量增多,复合改性沥青表面变得粗糙,粘附力与杨氏模量随之增大。(4)随着CRM掺量从6%增大到14%,复合改性沥青的性能会呈现“缓慢增长—快速增长—趋于平缓”三个阶段。为使复合改性沥青的60℃动力粘度达到最大,性能最佳,SBS掺量4.5%,CRM掺量12%的配比最为合适。(5)RTFOT老化后,复合改性沥青的抗车辙因子变大,相位角降低,沥青形貌变得粗糙,蜂状结构尺寸变大,但整体蜂状还是细小分散。RTFOT后沥青粘附力和弹性模量变大。CRM对复合改性沥青中的沥青的老化有一定的抑制作用,但对于SBS的分解没有影响。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU992;U416.2
【图文】：

路面排水,海绵

研究背景与意义现代城市传统的路面密不渗水，再加上排水系统的不完善，极易发生大规模是城市内涝。苏州位于长江三角洲中部，属亚热带湿润性季风海洋性气候，量巨大，多年平均降水量在 1100mm 左右，年平均蒸发量 1283.8mm 左右。，因为排水不畅和降雨过多，易发生城市内涝问题，影响行车安全。中国也水的国家，我国的城镇化发展很快，硬化铺装很多，破坏了原有的生态系统城市原有自然生态本底和水文特征，超过 70%的降雨形成自然径流被排放，蓄住水，出现“大雨必涝，雨后即旱”现象。为解决城市无法蓄水问题，“海绵城市”概念被提出。所谓海绵城市，就是自然下垫面和生态本底对雨水的渗透作用，充分发挥植被、土壤、湿地对水化作用，使城市像一块“海绵”，具有吸收和释放雨水的功能，可以弹性适化并应对自然灾害。排水沥青路面就是解决应对海绵城市中道路面层排水问解决方法之一，而高粘改性沥青是排水路面的关键技术。

示意图,路面结构,示意图,路面

这样路面积水就会在轮胎和路面之间形成水膜，水膜使轮胎触，水膜厚度达到一定程度，就会使路面失去抗滑能力而使车辆发而发生交通事故[1-4]。排水性沥青路面被视为解决这一问题的有效青路面不同，排水路面的空隙率较高，一般达到 15%-20%[5,6]，路互联通的空隙，路面降水不仅能从面层排走，还能够通过路面结构走，从而减少路面水膜厚度[7]，保证了下雨天路面也不积水，提高水路面的排水效果见图 1-1。沥青混合料孔隙大，内部孔隙结构互相联通，可有效吸收汽车轮胎噪音，具有良好的吸声降噪性能，因此又称为低噪声路面[8]。排水一粒径碎石嵌挤形成的骨架空隙结构，路面粗糙，抗滑性能好。排下抵抗变形的能力较好，具有良好的抗车辙能力。沥青路面一般用大孔隙开级配沥青混合料，排水面层的中、下沥青青混凝土，在排水性沥青面层与中层之间设防水粘层，同时铺设纵管在路肩下，使雨水能横向排到路面结构以外，常见的排水沥青路

【参考文献】