【博士】瀝青路面老化行為與再生技術(shù)研究【2008】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　瀝青路面在高等級(jí)公路和城市道路中占很大的比重，但由于自然環(huán)境對(duì)瀝青的老化作用，瀝青混合料的物理力學(xué)性能隨著時(shí)間的推移逐年降低，直至滿(mǎn)足不了交通荷載的要求。瀝青混合料再生技術(shù)是實(shí)現(xiàn)瀝青路面可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，但瀝青混合料再生技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于初級(jí)階段，對(duì)瀝青路面老化行為和再生技術(shù)仍需深入系統(tǒng)地研究。　　本文首先研究了瀝青路面和瀝青混合料的老化行為，．分析了使用年限、路面深度以及空隙率對(duì)路面老化進(jìn)程的影響；采用有限元方法進(jìn)行了基于老化的瀝青路面病害力學(xué)分析，面層模量、模量梯度越大，裂縫深度越深，應(yīng)力強(qiáng)度因子也越大，即路面老化越嚴(yán)重，荷載對(duì)路面結(jié)構(gòu)的破壞越大。有關(guān)結(jié)論對(duì)正確認(rèn)識(shí)瀝青路面老化與疲勞開(kāi)裂，完善瀝青路面設(shè)計(jì)方法有參考價(jià)值?！　榱诉M(jìn)一步探究氧、熱、光等各種影響因素對(duì)瀝青老化的影響，分別進(jìn)行了三種熱氧老化(RTFOT、PAV和60℃烘箱老化)、絕氧熱老化(163℃)以及光老化模擬。分析表明，熱氧老化是路面老化的最主要形式，RTFOT、PAV和60℃烘箱老化這三種熱氧老化的作用效果以及自然老化和室內(nèi)模擬老化之間都具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，延時(shí)RTFOT老化可以較好的模擬瀝青長(zhǎng)期老化。在對(duì)瀝青自然老化及室內(nèi)模擬老化的基礎(chǔ)上，提出了基于粘度和延度的抗老化性能的評(píng)價(jià)方法，可以為路面養(yǎng)護(hù)提供理論依據(jù)?！　r青老化導(dǎo)致的宏觀性能的變化是微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的外在表現(xiàn)。由瀝青組分分析及紅外光譜分析可知，不同老化方式有不同的組分轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，而瀝青熱氧老化機(jī)理并無(wú)明顯的區(qū)別，均是化學(xué)鍵斷裂加氧的過(guò)程；老化后極性和親水性增強(qiáng)，路面水損害與瀝青老化存在相互促進(jìn)作用。結(jié)合瀝青老化與再生機(jī)理，以廢橡膠為原料開(kāi)發(fā)了一種新型再生劑，試驗(yàn)表明再生效果良好，綜合考慮再生效果和經(jīng)濟(jì)性可以選擇10％的添加量?！　≌撐倪M(jìn)行了廢舊瀝青混合料的評(píng)價(jià)、礦料及瀝青的再生研究，對(duì)再生瀝青混合料和普通瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的異同做了比較，分析研究了再生料的路用性能隨舊料摻配率的變化規(guī)律及級(jí)配對(duì)其性能的影響，提出了舊料摻配率的確定方法，提出了再生瀝青混合料組成設(shè)計(jì)時(shí)集料和最佳油石比的確定方法及新?lián)綖r青用量的計(jì)算方法。　　結(jié)合實(shí)體工程分析和總結(jié)了廠拌熱再生瀝青混合料時(shí)攪拌、攤鋪及碾壓等施工工藝，提出了舊料回收和處理的方法及提高舊料加熱溫度的建議。最后，由經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析表明，熱再生技術(shù)利用了大量的廢料，不僅節(jié)約了資源，而且又利于保護(hù)環(huán)境，路面熱再生技術(shù)的推廣具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！　?

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