钨酸锆改性沥青胶浆及沥青混合料低温抗裂性能研究

发布时间：2017-09-05 17:41

  本文关键词：钨酸锆改性沥青胶浆及沥青混合料低温抗裂性能研究

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【摘要】：在沥青路面使用过程中,温缩裂缝的产生会降低路面的使用性能并缩短路面的使用寿命。温缩裂缝产生的原因是由于冬季温度骤降时混合料内部产生的温度应力不能及时松弛掉而不断积累造成的。本课题通过利用具有负膨胀性能的钨酸锆部分替代沥青混合料中的矿粉,以期提高沥青混合料的低温抗裂性能,减少沥青路面的开裂。首先,测试了原材料的基本性能并确定了配合比和最佳油量。结果显示,试验选用的70号基质沥青、矿粉、粗集料、细集料满足规范要求,本次使用的AC-13密级配的最佳油量为4.9%。其次,通过测试钨酸锆沥青胶浆体积膨胀系数,发现随着钨酸锆掺量的增加,胶浆的收缩系数逐渐减小,表明钨酸锆能够降低胶浆的体积收缩系数。通过胶浆的DSC试验可知,胶浆的玻璃态转变点Tp随着钨酸锆掺量的增加逐渐降低;沥青0℃以上不稳定温度区的范围随着钨酸锆掺量的增加逐渐加大;钨酸锆能整体降低胶浆的吸热率。对沥青混合料收缩系数测试可知,随着钨酸锆掺量的增加,沥青混合料的线收缩系数逐渐减少。通过Haas机场道面模型的验证,证明随着混合料收缩系数的降低,开裂间距逐渐增大。通过对沥青胶浆与混合料收缩系数相关性分析发现,混合料的收缩系数与胶浆的收缩系数具有很好的正相关关系;利用Jones模型验证由钨酸锆沥青胶浆收缩系数预估混合料收缩系数发现,Jones模型能够较好利用钨酸锆改性沥青胶浆的收缩系数来预估混合料的收缩系数。最后,通过冻断试验发现,冻断应力整体呈现随着钨酸锆掺量的增加,应力减小的规律,40%组的冻断应力最小;冻断温度五组差异不大;转化点温度随着钨酸锆掺量的增加逐渐降低;冻断应力增长斜率与冻断应力变化趋势一致。对冻断试验主成分分析可知,单独用某一种指标来评价钨酸锆沥青混合料的低温抗裂性能都不合适。通过小梁弯曲试验得到抗弯拉强度、弯拉应变和劲度模量三个指标,发现弯拉应变随着钨酸锆掺量的增加呈现出先增大后减小的规律,在钨酸锆掺量为40%左右时弯拉应变达到最大;抗弯拉强度随着钨酸锆掺量的增加不断减小。通过对沥青混合料低温性能指标的灰关联分析可知,胶浆收缩系数和混合料收缩系数与冻断温度关联度最高,表明胶浆收缩系数和混合料收缩系数也能很好地表征混合料的低温抗裂性能。针对冻断试验的冻断温度变化不大和弯曲试验抗弯拉强度下降的现象,对钨酸锆用氢氧化钠水溶液进行了处理。结果显示,钨酸锆经氢氧化钠水溶液处理,沥青混合料的抗弯拉强度和弯拉应变都得到提高,由此说明钨酸锆用氢氧化钠水溶液处理,能够增强胶浆的胶结性能,从而增强沥青混合料的低温性能。
【关键词】：钨酸锆 沥青胶浆 沥青混合料 低温性能
【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】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 低温缩裂机理及预估模型的研究现状11-12
• 1.2.2 混合料低温试验方法综述12-15
• 1.2.3 钨酸锆应用研究现状15-16
• 1.2.4 国内外文献研究综述简析16-17
• 1.3 本课题主要研究内容及技术路线17-19
• 第2章 原材料技术性能试验及配合比设计19-25
• 2.1 沥青技术性能测试19
• 2.2 填料基本性能测试19-21
• 2.2.1 钨酸锆基本性质20
• 2.2.2 矿粉基本性质20-21
• 2.2.3 五种填料密度测试21
• 2.3 集料技术性能测试21-22
• 2.4 配合比设计22-23
• 2.5 最佳沥青用量的确定23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 钨酸锆改性沥青胶浆性能及混合料收缩系数试验研究25-43
• 3.1 钨酸锆改性沥青胶浆温度收缩系数试验25-30
• 3.1.1 试验原理简介25-26
• 3.1.2 沥青胶浆试件的制备26-27
• 3.1.3 试验仪器组装与校准27-28
• 3.1.4 胶浆收缩系数试验结果分析28-30
• 3.2 钨酸锆改性沥青胶浆热物性分析30-33
• 3.2.1 差示扫描量热法（DSC）简介30
• 3.2.2 DSC试验原理30-31
• 3.2.3 DSC试验结果分析31-33
• 3.3 钨酸锆改性沥青混合料收缩系数试验33-37
• 3.3.1 收缩系数试验概述34-35
• 3.3.2 收缩系数试验步骤35
• 3.3.3 混合料收缩系数试验结果分析35-37
• 3.4 沥青胶浆与沥青混合料收缩系数相关性分析37-39
• 3.4.1 相关性分析37-38
• 3.4.2 Jones模型验证38-39
• 3.5 基于开裂预估模型的钨酸锆沥青路面开裂状况评价39-41
• 3.5.1 Haas机场道面预估模型验证40
• 3.5.2 基于季节冻土地区沥青路面开裂预估模型验证40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 钨酸锆沥青混合料低温抗裂性能研究43-67
• 4.1 冻断试验43-53
• 4.1.1 冻断试验概述43-44
• 4.1.2 冻断试验原理44-45
• 4.1.3 冻断试验试验步骤45-46
• 4.1.4 冻断试验结果46-50
• 4.1.5 冻断试验主成分分析50-53
• 4.2 小梁弯曲试验53-59
• 4.2.1 小梁弯曲试验概述53
• 4.2.2 小梁弯曲试验原理及步骤53-55
• 4.2.3 小梁弯曲试验结果分析55-59
• 4.3 低温性能指标相关性分析59-62
• 4.3.1 灰关联分析法原理59-60
• 4.3.2 低温评价各指标的灰关联分析60-62
• 4.4 对钨酸锆改性及效果分析62-65
• 4.4.1 NaOH水溶液改性原理及试验方法62-63
• 4.4.2 改性后的小梁弯曲试验结果63-65
• 4.4.3 NaOH水溶液改性效果评价65
• 4.5 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-74
• 附录74-77
• 致谢77

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