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原文传递盐冻循环条件下沥青微观结构及流变学性能研究

论文题名：	盐冻循环条件下沥青微观结构及流变学性能研究
关键词：	筑路材料;改性沥青;盐冻循环;材料试验
摘要：	随着交通运输行业的迅速发展，沥青混凝土路面被广泛应用。北方冬天雨雪天气较多，沥青路面很容易积雪结冰，常使用融雪盐融雪除冰，在大温差地区易发生冻融循环，进一步加剧路面结构的剥蚀，使沥青混合料出现开裂和松散等现象，造成沥青路面的使用寿命下降。沥青混合料是由矿质骨料和沥青构成的多相分散体系，其力学性能和路用性能很大程度上取决于各组成部分的微观或者纳米层次上的材料特性，特别是沥青作为胶结材料，其性能对保证路面的耐久性尤为重要。　　本文针对西北部寒冷地区工程实践中常用的基质沥青和两种改性沥青（SBS改性沥青、胶粉改性沥青），通过扫描电子显微镜观测（SEM）、原子力显微镜观测（AFM）、动态剪切流变试验（DSR）、重复蠕变恢复试验和弯曲梁试验（BBR）等手段，比较分析了盐冻循环前后三种沥青的微细观结构以及流变学性能的变化，为寒冷地区道路路面材料的选择和使用提供参考依据。SEM和AFM观测结果相互补充，从不同角度反映沥青冻融循环前后的微细观结构变化。SEM发现，改性剂与沥青都能有效共混获得稳定的结构。冻融循环后沥青发生不同程度的水老化，尤其是盐冻循环后基质沥青和SBS改性沥青中出现盐晶粒，沥青膜破坏明显，而胶粉改性沥青中胶粉颗粒抑制盐晶粒的生长，但多次冻融循环后仍能保持较好的形态。AFM发现，基质沥青和SBS改性沥青出现“蜂形”结构。冻融循环后，“蜂形”结构出现不同变化。胶粉改性沥青未出现“蜂形”结构，冻融循环后胶粉改性沥青表面形貌与原样基质沥青相差不大。DSR试验结果表明，胶粉改性沥青具有更好的高温使用性能。冻融循环后沥青的车辙因子 G/sinδ与原样沥青差异不大，相位角δ变化相对明显。对冻融循环前后的沥青动态剪切流变参数进行灰熵分析发现，对沥青复合模量G影响最大的因素是融雪盐溶液浓度，其次是10℃延度；对沥青相位角δ影响最大的因素是软化点，其次是针入度。重复蠕变恢复试验发现，胶粉改性沥青具有更好的高温使用性能。冻融循环前后SBS改性沥青和胶粉改性沥青的εP/εL在加载初期均随着加载次数的增加而增加，一定次数后达到稳定状态。冻融循环后，SBS改性沥青的εP/εL降低，胶粉改性沥青的εP/εL基本不变。利用Burgers模型拟合得到蠕变劲度的黏性成分Gv，冻融循环后SBS改性沥青Gv值小于原样SBS改性沥青，胶粉改性沥青Gv值大于原样胶粉改性沥青，且水冻循环与盐冻循环Gv值差别不大。BBR试验结果表明，SBS改性沥青和胶粉改性沥青的低温性能总体上优于基质沥青，且不同种类沥青的低温性能的适用温度范围不同。冻融循环后沥青的低温抗裂性总体低于原样沥青，改性沥青与基质沥青相比盐冻循环后的低温抗裂性相对稳定。对冻融循环前后的沥青弯曲流变参数进行灰熵分析发现，对沥青劲度模量S影响最大因素的是融雪盐溶液浓度，其次是10℃延度；对沥青蠕变速率 m影响最大的因素是试验温度，其次是冰冻温度。
作者：	韩吉伟
专业：	建筑与土木工程
导师：	崔亚楠;崔琳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	内蒙古工业大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文