水溶液对沥青和沥青混凝土性能的影响研究

发布时间：2020-10-19 12:44

　　 沥青基材料广泛应用在道路工程建设中,在多雨潮湿以及沿海、河、湖泊等地区,经常在水溶液的侵蚀以及冻融环境下使用。研究水溶液对沥青和沥青混合料性能的影响规律,可为科学评价和改善沥青路面材料抗水损害能力提供理论依据。本文研究了不同溶质水溶液的侵蚀对沥青的化学组成结构、流变性能的影响,以及不同溶质水溶液冻融循环作用下沥青混合料体积性能和力学性能的演变规律。本文采用蒸馏水、酸、碱、盐等不同溶质的水溶液对70~#沥青和SBS改性沥青进行了水老化实验,通过四组分分析仪、红外光谱及DSR探讨了水溶液老化对沥青化学组成结构及流变性能的影响规律,并在此基础上分析了不同溶质水溶液的老化机理;采用不同溶质的水溶液对70~#沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行了冻融循环水损害实验,研究了不同溶质水溶液冻融循环对沥青混合料路用性能的破坏作用。主要研究结论如下:(1)沥青在水溶液的浸泡作用下表面失去光泽,变得凹凸不平,发生了水老化。沥青中的一些物质溶解到水溶液中,形成了表面浮油,浮油面积由大到小的次序为pH 11碱溶液pH 3酸溶液10%Na_2SO_4盐溶液蒸馏水。(2)沥青经过水溶液浸泡后生成了更多的羰基和亚枫基类物质,SBS改性剂丁二烯类物质含量减少,随浸泡时间的延长变化更明显,沥青老化程度增大;在水老化早期阶段,沥青饱和分和芳香分含量增加、胶质和沥青质含量减少,随着水老化时间的延长,沥青的胶质含量仍继续下降,沥青质含量稳步增加。(3)DSR测试结果表明,水老化最终导致沥青的复合模量增加,相位角降低;70~#道路石油沥青在不同溶质水溶液老化过程中的复合模量和相位角的变化规律,与其化学组成结构的变化有一定的关联性。(4)沥青水老化特征不同于普通的光、热、氧老化,一方面沥青中的芳香烃、胶质等轻质组分可能与水中的氧发生了氧化反应而减少,形成了更多的极性大分子物质沥青质,使得沥青的羰基指数、亚枫基指数和弹性增加;另一方面胶质等极性分子物质中一些亲水基团如酸性物质酯类、脂肪胺等更容易受水溶液浸蚀和溶解,并且饱和分也可能随着这部分物质的溶解和迁移而脱离沥青表面,形成油渍的一部分漂浮到水溶液表面。这两方面作用共同影响着水老化沥青的组成结构和流变性能。(5)水溶液冻融循环实验结果表明,10%Na_2SO_4盐溶液对沥青混合料的空隙率影响最大,pH11碱溶液对沥青混合料的抗劈裂强度、最大弯拉应变和冻融劈裂强度比影响最大,SBS改性沥青混合料的抗水溶液损害性能优于70~#沥青混合料。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U414
【部分图文】：

式中： —Na2SO4溶液的质量百分比；—NaCl 溶液的质量百分比；—Na2SO4的质量；—NaCl 的质量；—水溶液的质量。.2 沥青及沥青混合料的水侵蚀实验1．沥青的水老化实验取 6g 的沥青样品到底面直径为 100mm 高为 18mm 的玻璃皿上，将玻璃皿 120℃的烘箱 10min，使沥青熔化成流动状态，然后将玻璃皿摇动使沥青平玻璃皿的全部底面，最后制成约 0.76mm 厚度的沥青薄膜，如图 2-1。将 40m同溶质的水溶液（蒸馏水、酸、碱和盐）注入玻璃皿，覆盖于沥青样品上进泡，如图 2-2 所示，实验室环境温度为 25℃，70#道路石油沥青的浸泡时间1、7 和 14 天，SBS 改性沥青的浸泡时间为 14、28 和 42 天。

式中： —Na2SO4溶液的质量百分比；—NaCl 溶液的质量百分比；—Na2SO4的质量；—NaCl 的质量；—水溶液的质量。.2 沥青及沥青混合料的水侵蚀实验1．沥青的水老化实验取 6g 的沥青样品到底面直径为 100mm 高为 18mm 的玻璃皿上，将玻璃皿 120℃的烘箱 10min，使沥青熔化成流动状态，然后将玻璃皿摇动使沥青平玻璃皿的全部底面，最后制成约 0.76mm 厚度的沥青薄膜，如图 2-1。将 40m同溶质的水溶液（蒸馏水、酸、碱和盐）注入玻璃皿，覆盖于沥青样品上进泡，如图 2-2 所示，实验室环境温度为 25℃，70#道路石油沥青的浸泡时间1、7 和 14 天，SBS 改性沥青的浸泡时间为 14、28 和 42 天。

图 2-3 不同处理方法对沥青流变性能的变化图 2-3 为不同处理方法对水老化沥青的复合模量和相位角的影响，其中经理方法 3 干燥的沥青的复合模量最大，相位角最小；经过处理方法 1 干燥的的复合模量最小，相位角最大。处理方式 1 相比另外两种处理方法，可能对水分干燥不够彻底，使得沥青的复合模量较小，相位角较大，即水分的存在沥青变软，并向粘性转变。而处理方法 3 相比另外两种处理方式，其复合模大，相位角最小，可能对沥青干燥过度，使得沥青进一步老化。考虑到干燥既要将水分消除，又要避免沥青发生过度老化和节约时间等问题，采用处理 2 较为适宜。因此，水老化试验后，将盛有沥青的玻璃皿放在 150℃的烘箱内干燥 0.5冷却至室温至少一天，即可取出做测试。将盛有沥青试样的玻璃皿放在 120烘箱内烘 10min，使沥青熔化成流动状态，将沥青取出密封保存，用来做红谱分析、四组分分析和沥青流变性能试验。3. 沥青混合料的水侵蚀采用不同溶质水溶液对沥青混合料进行冻融循环试验，研究不同溶液溶
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本文编号：2847214