多因素作用下沥青结合料盐蚀损伤特性

发布时间：2020-07-30 15:39

【摘要】：沥青混合料耐久性一直是国内外道路工程界关注的重要问题之一。无论是海雾频发、含盐高湿的沿海地区,还是深居内陆的盐湖、盐渍土地区,自然环境下富集的氯盐和硫酸盐等侵蚀性介质往往使道路工程材料使用性能劣化严重,致使道路服役寿命大为缩短。此外,为保证冰雪天气道路交通顺畅和行车安全,快捷价廉的外撒盐粒方式普遍存在;或者另辟蹊径,采用内掺含盐融雪抑冰材料的方式解决该问题。无论何种方式,盐分均以溶液或结晶的形式对沥青路面材料产生持续负面作用。针对盐分“内蚀”条件,在试验龄期内,采用软化点、针入度、锥入度、延度和布氏粘度等试验评价掺盐沥青胶浆的基本性能;采用直接拉伸试验、弯曲梁流变试验(BBR)研究掺盐沥青胶浆在不同龄期条件下的低温流变特性;基于表面润湿理论,以表面自由能、极性分量和非极性分量来表征沥青结合料的粘聚性;借助扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR),探究掺盐沥青胶浆微观作用机理。针对盐分“外蚀”条件,对基质沥青及橡胶粉改性沥青进行盐溶液浸泡条件下的冻融循环试验,采用测力延度试验的拉力峰值、拉伸功指标分析盐冻循环作用下沥青拉伸性能;采用耗散能比Wd(t)/Ws(t)和蠕变柔量导数J'(t)表征沥青的粘弹特性;采用拉拔试验的拉伸强度评价沥青-集料体系粘附性。在此基础上,模拟高原地区盐-水-温度-紫外线共同作用下的实际工况,采用紫外老化与动态力学分析(DMA)试验研究沥青材料z1合老化特性。研究结果表明:内掺氯盐与硫酸盐使沥青结合料呈硬化趋势,相较于基质沥青,不同种类掺盐沥青胶浆随龄期增加,蠕变速率减小,低温流变性能不断劣化;经120d龄期后,沥青接触角明显增大,掺盐沥青胶浆粘附性降低。盐溶液浸泡与冻融循环均对沥青结合料性能造成不同程度的损伤;橡胶粉的掺入可有效改善盐冻循环条件下沥青结合料的温度敏感性。紫外老化后,基质沥青趋于无粘韧性状态;在“内蚀”与“外蚀”条件下,盐分的存在均使沥青胶浆储存模量和损失模量降低,流变性能降低。试验龄期内,盐分对沥青性能的影响以物理作用为主,盐分颗粒溶析及其盐老化效应,是导致沥青结合料性能劣化的主要诱因。研究成果可为富盐地区沥青混合料材料组成设计优化及耐久性预估提供有益参考。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414
【图文】：

盐渍土,环境

第一章绪论盐渍土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有严重危害的土类。盐渍土中盐成分最高的是碳酸盐、硫酸盐和氯盐。西北地区气候干旱，冬春季节多风沙，易于土中含盐飞沙附着于沥青路面。降雨过后土壤中盐溶液易通过孔隙等作用析出，水分蒸后盐分直接覆盖于路面。

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长安大学硕士学位论文12图2.2 橡胶粉宏观及微观形貌4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 50093949596979899100659437348092137514819172539165184829582射率透%/波数/cm-1图2.3 橡胶粉红外光谱由图 2.3 可知，2958cm-1和 2917cm-1波数处为甲基（-CH3）和亚甲基（-CH2-）中C-H 键伸缩振动的结果；1655cm-1为羟基中 C=O 双键振动产生；1539 cm-1波数处为硝基化合物（R-NO2）中 NO2伸缩振动结果；743 cm-1、834 cm-1和 1375 cm-1波数处为苯环面外、面内弯曲振动产生；965 cm-1波数处是丁二烯反式不饱和基团中 C-H 键面外弯曲振动产生，表明采用的橡胶粉橡胶烃的主要成分为天然胶和丁苯橡胶。2.3 橡胶粉改性沥青本研究所用橡胶粉改性沥青制备工艺参考论文《橡胶粉改性沥青制备及性能试验研究》,橡胶粉掺量为 24%，剪切时间 60min，制备温度 205℃，剪切速率 5000r/min，制备工艺流程图 2.4 所示［70］。

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图 2.5 矿粉宏观及微观图片盐分氯盐试验所用氯盐为工业氯化钠，其技术指标见表 2.6，宏观及微观形貌见图 2.6表 2.6 氯盐技术指标分 NaCl 水分 Mg Ca 水不溶物其他密度（g/cm3）溶（（%） >99 <0.05 <0.01 <0.01 <0.05 <0.024 2.165

【参考文献】