详情

原文传递新型复合改性乳化沥青及微表处性能研究

论文题名：	新型复合改性乳化沥青及微表处性能研究
关键词：	路面养护;乳化沥青;复合改性;微表处性能
摘要：	随着国家道路交通网的不断完善，我国道路系统进入大规模的养护阶段。微表处技术作为路面预防性养护的有效手段之一，具有施工便捷、经济效益高等诸多优点，受到了广泛重视与大量应用。但是微表处技术也逐渐暴露出不足之处：一是改性乳化沥青的性能不够强，二是微表处的施工与路用性能不足，在服务期间出现的离析、掉粒与水稳定性不足等问题还有待解决。　　为了制备出满足规范要求且性能优异的改性乳化沥青，选定SBR胶乳与C9石油树脂作为乳化沥青复合改性剂的原材料，并选取不同乳化剂对沥青进行乳化研究。首先对已有的各类改性乳化工艺进行流程研究与适用条件分析，并结合选用的原材料进行试验，确定出最适宜的制备工艺为边改性边乳化。通过掺加两种改性剂与不同的乳化剂，对比评价各制备条件下的乳化沥青性能，得到两种改性剂的最佳掺量与优选乳化剂。最终得到了复合改性乳化沥青的最佳制备方案：其中SBR胶乳的掺量为4%，C9石油树脂的掺量为5%，优选乳化剂M的掺量为推荐中间值1.8%，胶体磨乳化操作总用时为20min。在上述条件下制备的SBR胶乳-C9石油树脂改性乳化沥青具有优异的性能。　　针对目前微表处在道路养护时存在的施工与路用性能不足等问题，试验基于最大密实度理论对级配进行研究，设计出优化的合成级配A，并将应用最为广泛的MS-Ⅲ型中值级配（记作级配B）作为对照组，在不同油石比下对两组级配微表处进行性能试验以及对比分析。试验表明：级配A组微表处的性能表现优异，具备更突出的可拌和时间、破乳时间、抗磨耗性能与抗车辙性能，但是其黏聚力在满足规范要求的基础上并不如级配B组微表处优秀，仍有一定的提升空间。通过湿轮磨耗试验（WTAT）与负荷轮黏附砂试验（LWT）得到了级配A组微表处的最佳油石比为6.9%。最终得到了微表处的最佳制备方案：选用自制的复合改性乳化沥青与设计的优化级配A，最佳油石比为6.9%，外掺加水量为6%，水泥用量为推荐中间值1.5%。　　通过常规路用性能试验对比了复合改性组与单一改性组乳化沥青微表处的主要性能。试验表明：复合改性乳化沥青微表处不仅满足规范要求，也具有卓越的综合性能。其耐磨耗性能、抵抗车辙变形能力均有明显优势，分别提升了12.7%与23.5%。对比常规与冻融循环条件下的水稳定性指标，经更为严苛的冻融循环养护后，复合改性组微表处性能比单一改性组具有更少的下降程度，约为10.6个百分点，说明其水稳定性具有一定优势。通过两组微表处的经济性对比可知，虽然复合改性掺加的C9石油树脂导致造价成本不可避免有所上升，但是沥青乳液及微表处性能均有更大幅度的提升。基于较高的性价比，该复合改性乳化沥青及微表处值得深入研究与推广应用。
作者：	刘惠民
专业：	建筑与土木工程
导师：	马培建
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2021