季冻环境下泡沫沥青应用性能研究

发布时间：2020-09-20 21:02

　　 目前,温拌泡沫沥青混合料在季冻区的实际应用较少,这与季冻区的环境特性存在着较为紧密的联系。本文基于季冻区的环境特性,通过设计室内模拟试验对泡沫沥青及泡沫沥青混合料在季冻区的宏观性能衰减规律及衰减机理进行了深入探究,主要内容如下:(1)本文利用自制的发泡设备对70#基质沥青及SBS改性沥青进行发泡,以发泡用水量、剪切速率、发泡温度为影响因素,通过响应曲面法确定了泡沫沥青的最佳制备工艺,研究了含水量对泡沫沥青性能的影响规律。(2)通过设计试验,研究了泡沫沥青在高温蒸发、低温冷冻、冻融循环三种环境因素下性能衰减的规律,发现冻融循环相比高温蒸发、低温冷冻对泡沫沥青的宏观性质具有更为显著地劣化效果。结果显示,冻融循环作用下,泡沫沥青受到水-温老化作用严重,出现明显硬化现象,泡沫沥青整体性能下降,经过冻融30天后,内部水分基本消失。(3)通过SEM试验、DSR试验和DSC试验分析泡沫沥青在季冻环境下微观结构变化规律,SEM试验结果表明,沥青在发泡后呈蓬松状态,并存在圆形气穴,经过冻融循环之后气穴消失,沥青表面呈碎裂块状。DSR试验结果表明,泡沫沥青在经过多次冻融循环之后,沥青趋于凝胶型,车辙因子有所升高;冻融前后的两种沥青的储存模量均随着温度的增大而减小,在高温低频下,冻融后的泡沫沥青恢复形变能力相似于未冻融的泡沫沥青。DSC试验结果表明,冻融后的泡沫沥青并不是均匀的连续相,表现为在一定温度下,随着频率的增加,相位角呈不稳定的下降;水的加入会升高沥青的玻璃态转化温度,导致其低温性能变差。(4)针对春融季节气候环境特点,设计了降雪-雪水融化-冰冻的试件处理方法,提出了使用硅烷偶联剂来改善泡沫沥青混合料抗春融水损性能的方法。结果显示:硅烷偶联剂提高了泡沫沥青混合料的马歇尔稳定度,明显改善泡沫沥青混合料的浸水残留稳定度及低温劈裂强度,说明硅烷偶联剂弥补了泡沫沥青内部含水粘结力下降的缺陷,可以有效提高泡沫沥青混合料抗春融水损性能。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414
【部分图文】：

图 1.1 温拌沥青与热拌沥青施工图1.2 国内外研究现状1.2.1 温拌泡沫沥青技术的开发与应用沥青混合料温拌技术一般是采取降低沥青粘度[4-6]，使其施工拌和温度低于热拌沥青混合料又高于冷拌沥青混合料的一种拌和方式[6-8]，起源于欧洲。常用的温拌沥青混合料主要有有机添加剂类、泡沫沥青类和表面活性温拌技术（如图 1.2、图 1.3）。有机添加剂类常用的添加剂包括 Asphaltan-B、EC-120 和 Sasobit。Asphaltan-B 是一种褐煤蜡，其内部含有大量的脂肪酸胺，这种混合物熔点在 82°C-95°C之间，特定用于沥青混凝土的改良中，添加的方式可以是加到沥青拌和机、聚合物改性胶凝材料、也可以直接加入到胶凝材料生产机中，能够降低生产温度，其抗车辙能力和压实性均会增强，性质与 FT 极其相似。EC-l20 温拌改性剂成分为直链脂肪族碳氢

主要技术路线

发泡机理沫沥青发泡机理泡是指发泡装置在高温下将细水雾或细水滴均匀地与沥青结合气，迅速膨胀形成了沥青泡沫，这一过程主要为物理变化。Da的结构形态，发现其不同位置的泡沫沥青形态存在差异，如图其粘度急剧下降，在相对较低的温度就可以与混合料拌和。当水滴瞬间升温至 100°C，吸收热量的水滴气化为水蒸气，持续的积迅速膨胀，形成了大量的爆炸性沥青泡沫，在泡沫急剧膨胀面的沥青膜略微变凉使得沥青膜表面具有张力，这种张力压制逐渐增大，蒸汽压力逐渐减小，气泡的张力平衡了蒸汽的内部的膨胀空气室，对于颗粒比较大的水滴，表面形成的绝缘沥青阻止了水滴的进一步气化。

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本文编号：2823145