酸雨对沥青及沥青混合料的侵蚀破坏机理研究
[Abstract]:With the increasing consumption of fossil fuel energy, coal and oil, acid rain has become one of the global environmental problems, resulting in asphalt pavement diseases-material texture softened, polished, asphalt mixture flooding, loose and pothole damage is becoming more and more serious, resulting in reduced durability of asphalt pavement. However, the research on the failure mechanism of asphalt pavement caused by acid rain is very limited both at home and abroad. Based on the existing research level, the mechanism and failure rate of acid rain erosion emulsified asphalt are deeply discussed by constructing chemical thermodynamics and kinetic parameter model, and the performance decay law and failure mechanism of mineral materials under the action of dry and wet cycle of acid rain solution are analyzed by means of microcosmic and macroscopical means and chemical reaction derivation method. A simple and effective evaluation method and technical index for the performance decay of asphalt mixture damaged by acid rain erosion are put forward. Combined with the study of asphalt and mineral material destruction, through the dry and wet cycle of short, medium and long term acid rain solution, the development process of asphalt mixture erosion and failure is analyzed, and the failure model is put forward. Through the research of this project, it provides important theoretical guidance for preventing and controlling the occurrence of this kind of damage and developing new materials for preventing and controlling acid rain erosion damage. (1) the corrosion effect of acid rain on asphalt is simulated by dry and wet cycle immersion test, and the effects of different PH value acid rain and different corrosion cycle on the technical performance and microstructure of asphalt are studied. The experimental results show that after soaking in acid rain dry and wet cycle, the penetration of asphalt increases, and the viscosity, soften point and ductility decrease, which makes the high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt worse. In the process of acid rain immersion, the esterification and alkylation of asphalt with sulfuric acid resulted in the formation of isomer alkane with longer chain, which increased the content of saturated components in asphalt. Acid substances such as carboxylic acids and phenols in asphalt dissolve and ionize in acid rain to a certain extent, which leads to the decrease of colloid content in asphalt. Thioether and mercaptan compounds in asphalt were oxidized and condensed under the action of acid rain to form sulfoxide compounds and disulfide, and the content of asphaltene increased. (2) the corrosion of limestone, basalt and granite aggregates by acid rain was simulated by laboratory test, and it was found that the mass loss, crushing value and wear value of the three aggregates increased, and the adhesion to asphalt decreased. The corrosion mechanism of acid rain to aggregate was revealed by scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The acid substance sulfuric acid and nitric acid in acid rain reacted with calcium carbonate and alkaline oxide in mineral material to form sulfate and nitrate with good solubility. The reaction would make the composition of mineral aggregate lose, the mass decrease and the void ratio increase. The physical and mechanical properties decreased. (3) the composition analysis, infrared spectrum analysis and thermogravimetric analysis of the recovered asphalt of three kinds of asphalt mixtures immersed in acid rain showed that acid rain would destroy the components of asphalt, change the relative content of four components in asphalt, and the acid substances would react with the components in the aggregate to form carboxylic acids, which could react with the low price oxides in the aggregate to form emulsifiers. The asphalt film is peeled off by water, which leads to serious erosion and damage of asphalt mixture.
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U414
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,本文编号:2504934
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