生物质聚合物改性沥青及沥青混合料的性能评价

发布时间：2017-08-01 21:23

  本文关键词：生物质聚合物改性沥青及沥青混合料的性能评价

  更多相关文章： 生物聚合物 沥青改性剂 性能等级 沥青混凝土 沥青混凝土模量 Hirsh方程

【摘要】：本文主要对地沟油副产物生产的生物聚合物改性沥青及沥青混凝土的性能进行了研究,其中改性沥青是通过将五种含量的生物油聚合物加入到特定的基质沥青中制备而成。首先,为了研究生物聚合物及其改性沥青的物理、化学和热特性,对其进行了红外光谱(FTIR)分析、热重分析(TG)、微分热重分析(DTG)、差示扫描量热分析(DSC),以及15℃、25℃、30℃条件下的针入度试验。利用红外光谱分析研究了生物聚合物、生物柴油副产物和基质沥青的化学组成。通过热重分析和微分热重分析研究了生物聚合物和基质沥青的热稳定性。通过DSR试验研究了生物聚合物的热物特性(玻璃态转变温度、熔点、结晶度)。通过15℃、25℃及30℃条件下的针入度试验研究了沥青及生物聚合物的粘稠和感温性能。然后,通过针入度、软化点等试验以及Superpave性能测试方法(包括未老化和短期老化沥青的动态剪切流变仪试验、长期老化沥青的弯曲梁流变试验),研究了生物聚合物对基质沥青物理和流变性能的影响规律。进而采用生物聚合物制备了沥青混凝土,并进行了高温车辙和低温弯曲试验,评价生物聚合物对沥青混凝土高温抗车辙性能和低温抗裂性能的作用规律。最后,通过Hirsh模型研究了沥青模量的变化对沥青混凝土模量的影响。红外光谱测试结果表明,生物聚合物和基质沥青包含饱和的碳氢化合物及酰胺,此外,生物聚合物包含油脂和芳香族化合物,而基质沥青则含有亚磺酰基化合物,但两者大部分的化学成分类似。同时,随着生物聚合物含量的增加,沥青的软化点降低,针入度增加,复合动态模量和低温弯曲蠕变劲度模量下降,即降低了其高温性能,提高了低温性能。此外,研究还发现,生物聚合物降低了沥青混凝土的高温稳定性和低温弯曲劲度模量。Hirsh模型的预测结果表明,添加5%,8%,10%的生物聚合物可以降低5%,10%,15%的沥青混凝土动态模量。最后,考虑到生物聚合物改性沥青的性能变化和环保要求,生物聚合物作为PG58-28沥青的改性剂,在寒冷地区其推荐含量为8%。
【关键词】：生物聚合物 沥青改性剂 性能等级 沥青混凝土 沥青混凝土模量 Hirsh方程
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• Abstract4-6
• 摘要6-10
• Chapter 1 Introduction10-26
• 1.1 Topic source, research background and significance10-12
• 1.1.1 Topic source10
• 1.1.2 Background and significance10-12
• 1.2 Studies abroad12-22
• 1.3 Studies in China22-23
• 1.4 Objectives expected23
• 1.5 Dissertation outline23-24
• 1.6 Dissertation framework24-26
• Chapter 2 Investigation of chemical composition physical and mechanicalproperties of biopolymer generated from waste cooking oil26-44
• 2.1 Introduction26-27
• 2.2 Bio-polymer27
• 2.3 Functional groups in polymers27-28
• 2.4 Polymerization reaction in this sturdy28-29
• 2.5 Bio-Polymer preparation in this study29-30
• 2.6 Analytical methods (measurement parameters)30-33
• 2.6.1 FTIR spectroscopic investigations30-31
• 2.6.2 Thermogravimetric Analysis31-32
• 2.6.3 Differential scanning calorimetric (DSC)32-33
• 2.6.4 Penetration test33
• 2.7 Test results and discussions33-43
• 2.7.1 FT-IR test results and discussions33-37
• 2.7.2 Thermogravimetric Analysis test results and discussions37-39
• 2.7.3 DSC test results and discussions39-41
• 2.7.4 Penetration test results and discussions41-43
• 2.8 Summary43-44
• Chapter 3 Performance evaluation of biopolymers modified asphalt44-60
• 3.1 Introduction44-45
• 3.2 Asphalt binder performance test and binder modification45-47
• 3.3 Materials and preparation47-49
• 3.3.1 Materials47-48
• 3.3.2 Preparation48-49
• 3.4 Experimental methods49-51
• 3.4.1 Penetration Test49
• 3.4.2 Softening point Test49
• 3.4.3 RTFO test49-50
• 3.4.4 PAV test50
• 3.4.5 Dynamic Shear Rheometer (DSR) test50-51
• 3.4.6 Bending Beam Rheometer (BBR) test51
• 3.5 Test result and discussions51-58
• 3.5.1 Penetration test results and discussions51-52
• 3.5.2 Softening point test results and discussions52-53
• 3.5.3 DSR test results and discussions53-56
• 3.5.4 BBR test results and discussions56-58
• 3.6 Performance grade for bio-polymer modified asphalt58
• 3.7 Summary58-60
• Chapter 4 Performance Evaluation of Bio-Polymer modified AsphaltConcrete60-80
• 4.1 Introduction60-62
• 4.2 Mixture design62-66
• 4.2.1 Aggregate gradation determination63-64
• 4.2.2 Determination of Optimum Asphalt Content64-66
• 4.3 Effect of asphalt binder’s modulus on the asphalt concrete’s dynamicmodulus: a theoretical calculation66-69
• 4.3.1 Dynamic modulus66-67
• 4.3.2 Hirsch Model application for HMA in this study67-69
• 4.4 Asphalt concrete performance test69-72
• 4.4.1 Rutting performance test69-71
• 4.4.2 Bend performance test71-72
• 4.5 Results and discussions72-78
• 4.5.1 Mixture modulus evaluation results and discussions72-74
• 4.5.2 Rutting test results and discussions74-76
• 4.5.3 Bend test results and discussions76-78
• 4.6 Summary78-80
• Chapter 5 Key finding and conclusion80-83
• References83-91
• Acknowledgement91-92
• Curriculum Vita92

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本文编号：606266