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泡沫沥青宏微观评价及混合料性能研究
| 论文题名： | 泡沫沥青宏微观评价及混合料性能研究 |
| 关键词： | 泡沫沥青;发泡效果;宏微观评价;混合料性能;节能减排;温拌技术 |
| 摘要： | 泡沫沥青温拌技术可以减少传统热拌沥青混合料排放的有害气体，降低施工温度，环境效益明显。同时，相比其他温拌技术，无需使用化学添加剂，经济效益明显。然而，目前存在泡沫沥青残留水分对沥青胶结料与混合料的影响研究不足的问题。本文旨在通过宏微观角度对泡沫沥青特性进行综合分析评价，研究气泡微观存在状态与残留水分对宏观性能的影响，比选高效泡沫沥青材料并对研究成果进行工程示范应用。 （1）对泡沫沥青发泡特性进行试验研究：探究沥青类型、发泡剂、发泡温度、用水量等因素的影响，确定最佳发泡条件。结果表明，用水量对发泡效果的影响最大；茂名70#基质沥青发泡效果最佳，最佳发泡条件为发泡温度150℃，用水量1.2%。发泡剂对沥青的半衰期提升作用明显，十六烷基三甲基溴化铵对沥青发泡效果提升最大，对于基质沥青膨胀率提升21.5%，半衰期提升63.64%。 （2）对泡沫沥青的常规性能、流变特性进行探究：发泡过程沥青粘度明显降低，随着发泡温度升高，粘度逐渐降低；动力粘度与膨胀率成反比。通过动态剪切流变仪（DSR）和低温弯曲梁流变仪（BBR）研究沥青流变特性。发泡后的残留水分对沥青的高温性能、疲劳性能有一定程度的降低；采用发泡剂十六烷基三甲基溴化铵高温性能得以恢复；发泡剂十二烷基苯磺酸钠对于基质沥青疲劳性能恢复效果最好；发泡剂对泡沫沥青的低温性能提升不显著。 （3）对泡沫沥青的微观性能进行探究：采用红外光谱分析发现发泡过程未产生新的官能团，采用发泡剂十六烷基三甲基溴化铵能够提升泡沫沥青的流动性。通过冷冻法可有效保留气泡，采用荧光显微镜偏光模式观测发现气泡存在密集区和疏散区，荧光模式发现十六烷基三甲基溴化铵与沥青结合最好。采用躺滴法得到沥青的表面能，对比泡沫沥青发泡前后的粘附功，发现基质沥青和SBS改性沥青发泡后表面能均有所下降，在添加三种发泡剂发泡后，其沥青的表面能和粘附功均超过了发泡前。 （4）对泡沫沥青温拌混合料性能进行研究：确定最佳油石比为4.9%，最佳击实温度为125℃，拌和温度为135℃。泡沫沥青温拌混合料路用性能与热拌沥青混合料略有下降，满足规范要求。根据室内试验成果进行实体工程应用，施工中摊铺和碾压温度降低25℃，沥青烟等有害气体大大减少，现场检测结果表明本文采用的泡沫沥青温拌混合料的路用性能良好。 |
| 作者： | 杜全伟 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 何兆益 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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