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原文传递温拌新旧沥青融合再生机理研究

论文题名：	温拌新旧沥青融合再生机理研究
关键词：	沥青;温拌技术;新旧沥青界面;融合程度;低温蠕变;再生机理
摘要：	目前，大量已建成的沥青路面均出现不同程度的破坏，翻修和改建已成为道路建设所面临的重要问题，为了节省石料与沥青资源，沥青路面再生技术的应用变得十分必要。沥青路面温拌再生技术具有再生技术和温拌技术两者的优点，比如：节约资源，降低施工温度，保护环境等。老化沥青再生是沥青路面再生的核心，在评价老化沥青的再生效果时，通常对再生后沥青的性能进行评价，然而这种做法忽视了回收旧沥青路面材料中旧沥青与新沥青的融合状况，而新、旧沥青的融合状态是影响老化沥青再生性能的关键因素。此外，研究表明再生沥青的低温适应性是再生沥青应用的关键之一。因此，本文深入分析了温拌新旧沥青界面的扩散融合行为、温拌新旧沥青融合再生后的低温蠕变性能以及温拌再生过程中新旧沥青的微观作用机理。　　本研究采用90#基质沥青和SBS改性沥青，通过室内模拟老化方式制备老化沥青，选取三种内蒙地区常见的老化形式：热氧老化、水老化以及紫外老化。从温拌新旧沥青的界面入手，基于动态剪切流变（DSR）试验、针入度试验，对不同温度、时间及老化程度下温拌新旧沥青界面的扩散融合行为进行了研究，提出了表征新旧沥青界面融合程度的指标，并分析了各影响因素对融合程度的影响。此外，通过弯曲梁流变（BBR）试验分析了温拌新旧沥青融合再生后的低温蠕变性能，采用红外光谱及原子力显微镜（AFM）研究了温拌新旧沥青融合再生后的微观性能，并探讨了温拌新旧沥青的融合再生机理，得到以下结论：　　DSR试验结果表明，在同一条件下，随着加热温度的升高、加热时间的延长及老化程度的加深，两种温拌新旧沥青试样的界面融合程度均增大，与基质沥青相比，SBS改性沥青的界面融合程度相对更小。通过Fick定律计算出的G*与试验所得的实测值具有良好的吻合效果。针入度试验结果表明，在相同条件下，加热温度越高，加热时间越长、沥青老化程度越深，试样的针入度差越大，即温拌新旧沥青界面的融合程度越大，且基质沥青的融合程度优于SBS改性沥青，这与DSR实验得出的结论相符。灰熵分析表明，在影响温拌新旧沥青界面融合的各因素中，温度是最主要因素，其次是时间、沥青老化程度。　　BBR试验结果表明，再生剂与新沥青有效地调节了老化沥青的组分，使其低温蠕变性能得到大幅度的提升，而温拌剂的加入能够进一步改善沥青的低温蠕变性能。利用BBR试验数据拟合出的分数阶黏弹性模型参数能够较好地预估两种沥青的蠕变速率，老化沥青再生后，阻尼比和耗散能比均有大幅度的提升，且温拌剂可以进一步提高两种沥青的阻尼比和耗散能比，说明温拌剂在一定程度上可以促进新旧沥青的融合再生。　　红外光谱试验结果表明，温拌剂与再生剂对新、旧沥青的作用机理是一种物理过程。老化沥青中添加新沥青及再生剂补充了内部的轻质组分，进而恢复了沥青的性能，而温拌剂通过其表面活性的特性增强了沥青的流动特性，从而进一步改善了沥青的微观性能。AFM观测结果表明，微观形貌及微观力学方面可以较好的反映出沥青老化和再生的变化规律，温拌剂的加入进一步改善了新旧沥青的融合再生效果，使沥青的微观形貌及微观力学性能得到恢复。通过对再生沥青的微观表面杨氏模量和蠕变劲度模量的相关性分析可知，沥青的宏、微观力学特性具有较强的联系，表明沥青宏观力学行为是微观力学特性变化在宏观层面的体现。
作者：	刘璐
专业：	建筑与土木工程
导师：	崔亚楠;刘胜军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	内蒙古工业大学
学位年度：	2022