湿热地区沥青面层材料老化机制与特性研究

发布时间：2020-08-12 23:30

【摘要】：福建地处湿热地区,沥青路面由于长期处于高温、强紫外辐射和降雨频繁的恶劣环境中而易出现早期病害,导致路面耐久性不足、路面的使用寿命较低。目前福建地区沥青区域老化特性与机理研究较少,对于有效提高湿热地区沥青的抗老化性能的研究较为缺乏。鉴于此,本文采用室内加速老化试验和路面实际老化试验研究福建地区沥青老化特性和机理;针对沥青的老化特性,提出沥青抗老化性能的改善技术。具体工作与成果如下:首先,为研究福建地区沥青老化特性,通过统计分析福州、重庆、哈尔滨和拉萨四个地区沥青路面老化环境,并以此为依据建立四个地区的室内老化试验工况。研究表明,四个地区沥青老化后软化点、粘度增大,而延度和针入度则大幅衰减。四个地区沥青老化程度关系为:拉萨福州哈尔滨重庆;拉萨地区沥青老化主要是由其强紫外辐射(温度较低、雨量较少)引起的,福州地区沥青的老化是紫外辐射、高温和水等综合恶劣环境作用的结果。.福建地区紫外老化对沥青的影响远大于热老化,沥青老化前10d的老化速率大约为后5d老化速率的1.7倍,即沥青老化前期的速率大于老化后期的速率,水的作用会使沥青表面出现微裂纹、延度发生明显的衰减。通过对比四个地区沥青老化效果发现,福州地区使用2年的SBS改性沥青的老化程度相当于重庆地区2.98年、哈尔滨地区2.18年和拉萨地区1.43年的老化程度。为进一步研究福建地区沥青老化特性,通过钻取路面芯样,采用离心抽提和蒸馏提纯回收旧沥青,研究沥青路面的实际老化程度。研究表明,沥青老化程度随使用年限的增加而加重、随路面垂直深度的增加而减轻;非机动车道沥青的老化程度大于机动车道的沥青。紫外辐射、温度和荷载对沥青老化的影响大约在路面的0～9cm范围内,超过9cm的深度可忽略这些因素的影响。究其原因,沥青老化的本质是发生氧化反应,热老化和紫外老化的不同在于老化速率的不同。针对湿热地区水和紫外光对沥青的影响及延度衰减过快等问题,提出采用纳米ZnO减轻紫外辐射对沥青的影响,研究表明,纳米ZnO能有效改善沥青的抗老化性能。由于紫外辐射对沥青老化的影响与路面深度成反比,且当深度＞9cm时,紫外辐射对沥青的影响可忽略,因此建议分层使用抗老化性能不同的沥青,越接近路表的层位,使用抗老化性能越好的沥青。综合以上研究,福建地区紫外老化对沥青的影响大于热老化,且水会加速沥青延度的衰减速率,老化前期的速率大于老化后期;针对上述问题,提出采用纳米ZnO提高沥青的延度保留率,研究显示,纳米ZnO能阻隔紫外线和抑制沥青氧化反应,改善沥青的抗老化性能。根据紫外辐射等因素对沥青老化的影响与路面深度成反比,建议分层使用抗老化性能不同的沥青,越接近路表的层位,优先使用抗老化性能好的沥青。为减轻水对沥青老化的影响,建议路面采用密实的混合料和加铺封层。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414;U416.217
【图文】：

１５７３．８逦￣逦３７．７逦６６．１逦４１．７１６９４．５逦＾逦３７．３逦￣逦６５．７逦一逦４５．４７２６．５逦一邋３７．０逦一逦６５．４逦１９．６逦￣６０９．７逦３Ｊ２逦６＾６逦１６．４逦—１３２５．９逦３６．８逦＂逦６５．２逦３６．０逦１３９５．９逦￣逦３８．２逦６６．６逦３６．５逦￣逦２１３２．８逦一邋３６．０逦￣逦６４．４逦５９．２逦一￣１３２４．７逦＾逦３６．２逦￣逦６４．６逦—逦３６．６逦１９８５．２逦３５．８逦６４．２逦５５．５逦￣１１８４．９逦３８．３逦—逦６６．７逦—逦３０．９邋９３１．８逦３４．５逦６２．９邋一邋２７．０逦１１２８．３逦３１．８逦￣逦６０．２逦３５．５９４１．０逦２８．０逦＂逦５６．４逦３３．６４７２．９逦＿逦２７．０逦５５．４逦１７．５逦￣５４９．５逦３７．８逦６６．２逦１４．５逦２７０．０逦￣逦３５．７逦＿逦６４．１逦７．６逦４１７．１逦＿逦３０．８逦＿逦５９．２逦１３．５逦￣２０９．４逦￣￣邋３６．２逦—逦６４．６逦５．８逦一逦３２２．１逦—逦３６．５逦￣逦６４．９逦８．８逦算的湿热指数及其分区，利用ＣＡＤ进行气候分区所示。逡逑

紫外辐射强度高的地方分布在高海拔的高原地分布在盆地和平原地区。其中青藏高原地区和四川盆和最弱的地区。根据上图紫外线强度的分布，可以将个区，三个区的紫外辐射强度范围分别为：彡３５Ｘｌ２邋？邋ａ邋和彡２５Ｘ邋１０３Ｊ／ｃｍ２邋？邋ａ。逡逑部分地区紫外辐射不同季节月辐射的统计，计算出不量，这几个地区包含了紫外辐射分区的三个区。详情实际天气情况下ｙ外总辐射的月0均日总量１Ｍ１邋（Ｊ／ｃｍ２－ｄ）１月逦４月逦７月逦１０逦２９．７０逦一逦７８．２０逦￣逦１００．８０逦５４逦４２．７０逦９５．００逦￣逦１０２．９０逦一邋７５逦４１．８０逦７０．３０逦￣逦９１．６０逦６８逦３６．００逦６６．１０逦￣逦１０３．３０逦７０逦３１．００逦６３．２０逦￣逦８６．６０逦５５５１．００逦一逦５１．００逦￣逦８８．７０逦８０逦４２．３０逦￣￣逦９２．９０逦１１２．１０逦７６８４．９０逦１２１．８０逦１３８．５０逦１１３可计算出重庆、拉萨地区的紫外辐射的年平均日

逦福州大学硕士学位论文逦逡逑据气象资料可知，福建省年平均气温大概在１７？２１°Ｃ。通过气象资料可发逡逑现，福建省气温分布大多随纬度的差异自北向南递增。逡逑本节统计了邋２０１１－２０１６年福州、漳州、南平和龙岩四个地区的气象资料，分逡逑别统计了邋２０１１－２０１６年福州、漳州、南平和龙岩四个地区的各月平均气温、各月逡逑最高平均气温及各月最低平均气温。图２－３是基于福建省２０１１－２０１６年四个地区逡逑的气温资料总结的各月平均气温变化图。逡逑４0－？—邋２０１１－＾－邋２０１２—＾－邋２０１３逦４0逦２０１１－＾－邋２０１２－＾－邋２０１３逡逑

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本文编号：2791176