基于分子扩散融合机制的沥青再生剂设计与性能验证
发布时间：2021-01-05 05:45
沥青路面的再生技术,能够有效减少能源资源的消耗,并且能够很好地处置旧的废弃料,起到变废为宝的作用,具有巨大的经济及环境价值,迎合了当下国际社会可持续发展的主流理念,是未来发展的必然趋势之一。但是目前再生理论还不够完善,再生剂产品良莠不齐,而目前还没有专门针对再生剂本身性能的设计理论及评价指标。因此建立健全再生剂设计方法和评价指标对于再生技术的发展和广泛应用具有很重要的意义。再生剂的设计目标是使其具有还原老化沥青性能的能力,因此再生剂的设计及优化离不开对沥青老化机制及材料组成变化的探究。首先系统的分析了沥青的热氧老化、沥青的光氧老化、沥青轻质组分挥发。三种老化作用机理不同,产生条件不同,对沥青材料成分及性能的影响也不同。试验结果表明,沥青的老化主要与沥青的产地相关,沥青标号和矿料的掺入对其影响较小。沥青的热氧老化和光氧老化反应过程中,除了有亚砜、酮芳香环的生成外,还会产生更多的氢键,这些沥青分子特性的转变,导致分子间的相互作用产生变化,进而改变了沥青内部胶体结构,产生沥青老化硬化特性。沥青的光氧老化并不均匀产生,且紫外线影响深度有限,紫外线对路面结构的影响更多的是由于表面沥青老化后引发的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 再生技术研究现状
1.2.2 沥青老化机理研究
1.2.3 界面融合扩散理论与试验研究现状
1.2.4 沥青再生剂材料及性能研究
1.3 再生沥青混合料关键问题分析
1.3.1 再生沥青混合料材料性能问题
1.3.2 再生沥青混合料微观结构问题
1.4 主要研究内容及技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 沥青老化机制及成分变化分析
2.1 试验原材料
2.2 沥青的热氧老化
2.2.1 沥青热氧老化试验方法
2.2.2 沥青热氧老化成分变化分析
2.3 沥青的光氧老化
2.3.1 沥青光氧老化试验方法
2.3.2 沥青光氧老化微观成分变化分析
2.3.3 光氧老化过程中沥青表面微观结构变化分析
2.3.4 路面光氧老化破坏机制
2.4 沥青组分挥发分析
2.4.1 组分挥发试验方法
2.4.2 沥青挥发量分析及其影响因素
2.5 沥青的老化硬化机制
2.6 本章小结
第3章 基于分子动力学模拟的沥青再生剂扩散特性分析
3.1 沥青分子混合模型构建
3.1.1 沥青分子的选取
3.1.2 基于沥青老化理论的老化产物
3.1.3 沥青混合模型分子数量计算
3.1.4 力场及模型参数设置
3.2 沥青模型验证
3.2.1 密度
3.2.2 最大粘附力
3.2.3 纳米硬度和模量
3.3 扩散模拟分析方法
3.3.1 材料选取
3.3.2 系统弛豫
3.3.3 模型重组及扩散模拟
3.4 扩散模拟结果分析
3.5 本章小结
第4章 沥青再生剂优化设计
4.1 再生剂优化设计原理
4.1.1 基于沥青老化分析的再生剂设计理论
4.1.2 基于分子扩散特性的材料优化
4.1.3 辅助功能设计
4.1.4 再生剂工作原理
4.2 再生剂设计及制备
4.2.1 再生剂初拟设计方案
4.2.2 再生剂原材料
4.2.3 单一组制备方法及配比范围确定
4.2.4 再生剂配比确定
4.3 再生沥青混合料综合性能验证
4.3.1 高温性能验证
4.3.2 低温性能验证
4.3.3 抗水损害性能验证
4.4 本章小结
第5章 沥青再生融合层界面性能试验验证
5.1 基于混合料性能试验的再生融合层界面性能评价
5.1.1 再生融合层界面强度发展规律分析
5.1.2 中低温下再生融合层界面性能对比分析
5.2 沥青融合层拉拔试验
5.2.1 试验方法
5.2.2 试验结果分析
5.3 基于沥青胶砂性能的再生融合层性能评价
5.3.1 FAM小梁试验方法
5.3.2 FAM小梁试验结果
5.3.3 基于沥青胶砂性能的混合料性能预估模型
5.3.4 再生沥青混合料SCB性能预估
5.4 沥青再生融合层性能标准评价方法
5.4.1 再生融合层界面性能评价方法选取
5.4.2 试件制备和成型方法
5.4.3 评价标准
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物油再生沥青的性能研究[J]. 索智,季节,满琦,徐世法,孙立军. 北京工业大学学报. 2016(07)
[2]乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及影响因素[J]. 汪德才,郝培文,魏新来. 北京工业大学学报. 2016(04)
[3]水泥对泡沫沥青冷再生混合料强度影响机理[J]. 郝培文,蒋鹤,王宏,李志刚,王春. 功能材料. 2016(03)
[4]基于流变学原理的热再生沥青混合料旧料掺配比例[J]. 陈梓宁,程培峰. 公路交通科技. 2016(03)
[5]基于分维度指标的泡沫沥青冷再生基层路用性能研究[J]. 陈龙,何兆益,陈宏斌. 公路交通科技. 2016(02)
[6]不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料细微观结构性能研究[J]. 王宏,刘锋. 公路交通科技. 2016(02)
[7]RAP掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响[J]. 韩永强,程培峰. 公路交通科技. 2015(12)
[8]考虑再生剂作用的温拌再生沥青混合料路用性能[J]. 郭乃胜,尤占平,赵颖华,谭忆秋. 建筑材料学报. 2015(04)
[9]温拌再生沥青混合料集料-沥青黏附特性研究[J]. 郭鹏,曹雪娟,唐伯明. 建筑材料学报. 2015(02)
[10]回收料掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响[J]. 汤文,盛晓军,谢旭飞,周兴林. 建筑材料学报. 2016(01)
博士论文
[1]沥青路面现场热再生技术研究[D]. 张清平.长沙理工大学 2011
[2]沥青再生剂扩散行为及其影响因素研究[D]. 李进.中国石油大学 2010
[3]沥青老化机理及再生技术研究[D]. 耿九光.长安大学 2009
硕士论文
[1]基于量子化学方法的树脂生物沥青固化机理及性能研究[D]. 诸一鸣.哈尔滨工业大学 2018
[2]热再生沥青混合料矿料迁移规律与级配优化设计研究[D]. 许萌.山东交通学院 2016
[3]基于AFM的老化沥青表面微观特征及影响因素分析[D]. 裴忠实.哈尔滨工业大学 2016
[4]高性能乳化沥青厂拌冷再生技术应用研究[D]. 陈晓露.华南理工大学 2015
[5]基于厂拌热再生技术的再生沥青混合料性能分析[D]. 雷润生.重庆交通大学 2015
[6]贵州高速公路乳化沥青冷再生混合料技术性能研究[D]. 雷治仪.重庆交通大学 2015
[7]基于热、光耦合条件下SBS改性沥青老化机理研究[D]. 刘丽.重庆交通大学 2015
[8]泡沫沥青冷再生混合料性能与合理路面结构研究[D]. 聂浩.重庆交通大学 2015
[9]贵州山区道路冷再生沥青路面结构设计及典型结构研究[D]. 唐新国.重庆交通大学 2015
[10]贵州山区高速公路乳化沥青冷再生混合料高温性能研究[D]. 谈世军.重庆交通大学 2015
本文编号：2958140
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 再生技术研究现状
1.2.2 沥青老化机理研究
1.2.3 界面融合扩散理论与试验研究现状
1.2.4 沥青再生剂材料及性能研究
1.3 再生沥青混合料关键问题分析
1.3.1 再生沥青混合料材料性能问题
1.3.2 再生沥青混合料微观结构问题
1.4 主要研究内容及技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 沥青老化机制及成分变化分析
2.1 试验原材料
2.2 沥青的热氧老化
2.2.1 沥青热氧老化试验方法
2.2.2 沥青热氧老化成分变化分析
2.3 沥青的光氧老化
2.3.1 沥青光氧老化试验方法
2.3.2 沥青光氧老化微观成分变化分析
2.3.3 光氧老化过程中沥青表面微观结构变化分析
2.3.4 路面光氧老化破坏机制
2.4 沥青组分挥发分析
2.4.1 组分挥发试验方法
2.4.2 沥青挥发量分析及其影响因素
2.5 沥青的老化硬化机制
2.6 本章小结
第3章 基于分子动力学模拟的沥青再生剂扩散特性分析
3.1 沥青分子混合模型构建
3.1.1 沥青分子的选取
3.1.2 基于沥青老化理论的老化产物
3.1.3 沥青混合模型分子数量计算
3.1.4 力场及模型参数设置
3.2 沥青模型验证
3.2.1 密度
3.2.2 最大粘附力
3.2.3 纳米硬度和模量
3.3 扩散模拟分析方法
3.3.1 材料选取
3.3.2 系统弛豫
3.3.3 模型重组及扩散模拟
3.4 扩散模拟结果分析
3.5 本章小结
第4章 沥青再生剂优化设计
4.1 再生剂优化设计原理
4.1.1 基于沥青老化分析的再生剂设计理论
4.1.2 基于分子扩散特性的材料优化
4.1.3 辅助功能设计
4.1.4 再生剂工作原理
4.2 再生剂设计及制备
4.2.1 再生剂初拟设计方案
4.2.2 再生剂原材料
4.2.3 单一组制备方法及配比范围确定
4.2.4 再生剂配比确定
4.3 再生沥青混合料综合性能验证
4.3.1 高温性能验证
4.3.2 低温性能验证
4.3.3 抗水损害性能验证
4.4 本章小结
第5章 沥青再生融合层界面性能试验验证
5.1 基于混合料性能试验的再生融合层界面性能评价
5.1.1 再生融合层界面强度发展规律分析
5.1.2 中低温下再生融合层界面性能对比分析
5.2 沥青融合层拉拔试验
5.2.1 试验方法
5.2.2 试验结果分析
5.3 基于沥青胶砂性能的再生融合层性能评价
5.3.1 FAM小梁试验方法
5.3.2 FAM小梁试验结果
5.3.3 基于沥青胶砂性能的混合料性能预估模型
5.3.4 再生沥青混合料SCB性能预估
5.4 沥青再生融合层性能标准评价方法
5.4.1 再生融合层界面性能评价方法选取
5.4.2 试件制备和成型方法
5.4.3 评价标准
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物油再生沥青的性能研究[J]. 索智,季节,满琦,徐世法,孙立军. 北京工业大学学报. 2016(07)
[2]乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及影响因素[J]. 汪德才,郝培文,魏新来. 北京工业大学学报. 2016(04)
[3]水泥对泡沫沥青冷再生混合料强度影响机理[J]. 郝培文,蒋鹤,王宏,李志刚,王春. 功能材料. 2016(03)
[4]基于流变学原理的热再生沥青混合料旧料掺配比例[J]. 陈梓宁,程培峰. 公路交通科技. 2016(03)
[5]基于分维度指标的泡沫沥青冷再生基层路用性能研究[J]. 陈龙,何兆益,陈宏斌. 公路交通科技. 2016(02)
[6]不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料细微观结构性能研究[J]. 王宏,刘锋. 公路交通科技. 2016(02)
[7]RAP掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响[J]. 韩永强,程培峰. 公路交通科技. 2015(12)
[8]考虑再生剂作用的温拌再生沥青混合料路用性能[J]. 郭乃胜,尤占平,赵颖华,谭忆秋. 建筑材料学报. 2015(04)
[9]温拌再生沥青混合料集料-沥青黏附特性研究[J]. 郭鹏,曹雪娟,唐伯明. 建筑材料学报. 2015(02)
[10]回收料掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响[J]. 汤文,盛晓军,谢旭飞,周兴林. 建筑材料学报. 2016(01)
博士论文
[1]沥青路面现场热再生技术研究[D]. 张清平.长沙理工大学 2011
[2]沥青再生剂扩散行为及其影响因素研究[D]. 李进.中国石油大学 2010
[3]沥青老化机理及再生技术研究[D]. 耿九光.长安大学 2009
硕士论文
[1]基于量子化学方法的树脂生物沥青固化机理及性能研究[D]. 诸一鸣.哈尔滨工业大学 2018
[2]热再生沥青混合料矿料迁移规律与级配优化设计研究[D]. 许萌.山东交通学院 2016
[3]基于AFM的老化沥青表面微观特征及影响因素分析[D]. 裴忠实.哈尔滨工业大学 2016
[4]高性能乳化沥青厂拌冷再生技术应用研究[D]. 陈晓露.华南理工大学 2015
[5]基于厂拌热再生技术的再生沥青混合料性能分析[D]. 雷润生.重庆交通大学 2015
[6]贵州高速公路乳化沥青冷再生混合料技术性能研究[D]. 雷治仪.重庆交通大学 2015
[7]基于热、光耦合条件下SBS改性沥青老化机理研究[D]. 刘丽.重庆交通大学 2015
[8]泡沫沥青冷再生混合料性能与合理路面结构研究[D]. 聂浩.重庆交通大学 2015
[9]贵州山区道路冷再生沥青路面结构设计及典型结构研究[D]. 唐新国.重庆交通大学 2015
[10]贵州山区高速公路乳化沥青冷再生混合料高温性能研究[D]. 谈世军.重庆交通大学 2015
本文编号：2958140
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