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原文传递不同外加剂对凝灰岩沥青混合料抗水损害性能的改善研究

论文题名：	不同外加剂对凝灰岩沥青混合料抗水损害性能的改善研究
关键词：	凝灰岩沥青混合料;抗水损害性能;耐久性
摘要：	由于凝灰岩—沥青界面遇水后黏附性存在不足，其沥青混合料在反复车辆载荷作用下所产生的动水压力会引发沥青膜剥落，降低沥青混合料的抗水损害性能，使沥青路面过早出现坑槽、集料松散等病害，因而凝灰岩在沥青面层建设中尚未全面推广应用。对此，本文选择不同外加剂如消石灰、水泥以及XT-2抗剥落剂，分别改善沥青-凝灰岩界面的抗水损害性能，并对各方案改善效果进行评估。首先，确定各外加剂方案并对改性后的沥青胶浆进行基本性能分析，并通过水煮法试验初步评估沥青胶浆与集料之间的黏附性等级；其次，基于微观表面能理论测定沥青和集料的表面能分量，建立沥青-集料拌和时的黏附模型以及遇水后的剥落模型，并通过抗水损害因子评价沥青-集料体系的抗水损害性能，同时结合水稳定性试验对表面能结果进行拟合验证，以揭示外加剂改善凝灰岩混合料抗水损害性能机理；此外，通过长期老化后的水稳定性试验，评估各方案下凝灰岩沥青混合料的抗水损害耐久性，并筛选合适外加剂及其掺量；最后，通过浸水前后高温车辙试验、低温弯曲试验进一步验证方案的合理性，获取最佳外加剂及其掺量。主要得到以下结论：　　（1）沥青胶浆三大指标和黏度试验表明：消石灰、水泥及XT-2的掺入可在一定范围内改善沥青胶浆高温性能和黏度；XT-2可提高沥青低温性能，水泥和消石灰降低了其低温性能但影响程度不大。　　（2）通过水煮法试验可知：凝灰岩集料水煮后黏附等级只有2级，黏附性能欠佳。掺入外加剂后，凝灰岩集料黏附等级提升效果存在差异，其中掺1%水泥、1%消石灰和掺0.3%抗剥落剂方案的黏附等级提升效果并不显著，只提升到3级；其他方案下集料黏附等级均可达到4或5级。　　（3）通过表面能试验可知：外加剂能不同程度提高SBS改性沥青总表面能中极性分量的占比和由极性分量产生的黏附功，降低由极性分量产生的剥落功。此外，抗水损害因子Y能定量表征油石界面在水环境下的抗水损害能力，在不同外加剂方案下沥青-凝灰岩界面的抗水损害因子值提高幅度为7.14%~47.62%。　　（4）通过浸水马歇尔和冻融劈裂试验验证可知：掺不同外加剂后凝灰岩沥青混合料水稳定性得到了不同程度提高，通过对抗水损因子Y与水稳定性试验结果进行线性拟合，得出Y与浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验结果的相关系数R2分别为0.8945和0.9005，表明两者结果有较好的关联性，基于表面能量化评价沥青混合料抗水损性能是可行的。　　（5）通过长期老化后的水稳定性试验筛选出黏附耐久性改善效果较好的2%消石灰和2%水泥方案，对其进行高温浸水车辙、低温小梁弯曲，结果表明：以上两种方案均可提高凝灰岩混合料的高低温性能，且2%消石灰的效果更优于2%水泥。　　通过上述试验最终筛选2%消石灰作为最佳掺量外加剂并投入实际工程进行试验段验证，跟踪检测结果显示沥青路面质量良好。该研究结果可为实际工程中提高凝灰岩沥青混合料的抗水损害性能提供一定理论基础和参考价值，并具有降低成本、节约资源的指导意义。
作者：	徐靖怡
专业：	建筑与土木工程
导师：	王修山;张小元
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江理工大学
学位年度：	2022