冷拌冷铺沥青混合料长期路用性能研究

发布时间：2020-06-15 08:21

【摘要】：冷拌冷铺沥青混合料(Cold Mixed Asphalt简称CMA)相较于热拌沥青混合料(hot Mixed Asphalt简称HMA)具有节约能源减少污染、施工受环境温度影响小、可用于快速修补等优点,是未来道路材料发展的趋势,但对于其长期性能评价较少。本文对自主研发的乳化型CMA长期路用性能进行评价研究,主要内容包括疲劳性能、抗水损害性能、抗老化性能和抗化学腐蚀性能。乳化型CMA的性能与养生条件和效果密切相关,为此本文先采用单因素方差和差值分析方法,对比了室外自然养生和室内烘箱养生对路用性能的影响。结果表明,CMA在90℃养生24h的养生条件下,其稳定度、残留稳定度、冻融劈裂比、高温性能和低温性能的试验结果与室外自然养生7天的结果差异较小。因此,在后续试验研究中养生条件定为90℃养生24h。首先,评价了CMA的疲劳特性。测定了CMA在200με、400με、600με、800με四种应变水平及不同组合下的疲劳特性,建立了其在单一应变水平下的以应变和劲度模量为变量的疲劳性能预测模型,评价了多级应变水平组合下的疲劳性能预测模型。其次,评价了CMA的抗水损害性能。采用冻融循环试验对CMA的抗静水损害性能进行了测试评价,并利用工业CT扫描得到了CMA在冻融循环过程中的断面图,再利用Matlab对图像进一步处理得到CMA的二维和三维结构图像模型,从微观角度揭示了冻融循环过程中CMA劈裂强度衰变的机理。此外,采用浸水车辙试验方法对CMA的抗动水损害性能进行检测评价。再次,评价了CMA的抗老化性能。在光老化方面,利用Verhulst生物模型建立了光老化时间与CMA性能之间的关系方程,并得到了CMA不同路用性能光老化速率和光老化加速度。在热氧老化方面,对CMA以85℃和7天为一个老化周期进行了10个周期的老化。抗老性能评价表明,光老化对CMA低温性能影响较大,而热氧老化对CMA的水稳定性影响较大。最后,评价了CMA的抗化学腐蚀性能。在CMA抗融雪剂腐蚀方面,采用损伤度对三种融雪剂(NaCl、NC、CaCl_2)腐蚀程度进行评价,结果表明NaCl对CMA的影响最大,NC次之,CaCl_2最小。在CMA抗酸雨腐蚀方面,用硫酸溶液模拟了酸雨对CMA腐蚀的影响,结果表明酸雨腐蚀对CMA的低温性能影响最大。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414
【图文】：

冻融循环,混合料,空隙,沥青混合料

第 1 章绪论由于沥青混合料的多孔特性，其在冻融循环作用下性能和细观结构将经历一定的演变[52]。因此，采用冻融循环试验研究沥青混合料的水稳定性。此研究分为两个阶段，第一阶段是以常规试验为代表的宏观力学特性研究，主要研究冻融循环对力学性能的影响，第二阶段是随着技术的发展，以 X 射线断层扫描为代表的微观研究，主要是研究沥青混合料的破坏机理[53-55]。基于上述研究成果，提出一系列的沥青混合料损伤机理假说，其中以冻胀开裂-静水压力、表面剥落-粘结-剥落、盐冻破坏理论假说最为流行，三个假说虽完全不一样，但是均强调水或水中溶解物在温度下降时冰的体积膨胀与沥青混合料冷缩性质不完全一致，由此使得集料和结合料的界面与混合料的空隙发生变化。根据沥青混合料冻融前后的 CT 扫描截面，采用图像处理技术比较冻融前后的扫描截面。，发现冻融循环对混合料的损伤包含三种方式：新空隙的产生（微裂缝），空隙的膨胀，原有分离空隙的连通，图 1 为 AC 型沥青混凝土在不同冻融循环作用次数下空隙的二维界面变化。

路线图,路用性能,研究技术,路线

醋酸钾类和氯盐类，由于氯盐类价格的优势，使其被广泛应用。盐类融雪剂种类和浓度对 HMA 路用性能的影响，但在模拟融雪方法没有统一，一类是将试件浸泡在融雪剂溶液中，一类是将氯合料中[58-59]。雨的酸性来源主要是 SO2。沥青混合料中存在一定的空隙，酸雨青混合料内部，对沥青混合料内部结构造成损害，降低道路性能影响其长期性能[60]。2004-2005 年间长安大学的张倩博士发现不混合料空隙率和基本路用性能均有影响[62-64]。2009 年仲曙豪研究和水溶液（PH=7）对不同级配的沥青混合料性能影响[65]。2015 年PH 值酸雨溶液对不同集料类型的混合料路用性能影响[66]。CMA 混合料的空隙发生很大的变化，其对酸雨更加敏感。容要研究冷拌冷沥青混合料（CMA）的长期路用性能，主要从抗疲抗水损害性能和抗化学腐蚀性能开展相关试验。术路线见图 1.2。

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