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原文传递大型钢--混组合梁桥桥面铺装用速溶高黏沥青流变性能研究

论文题名：	大型钢--混组合梁桥桥面铺装用速溶高黏沥青流变性能研究
关键词：	速溶高黏沥青;桥面铺装;流变性能;铺装层;粘结层
摘要：	大型钢-混组合梁桥是公路、铁路等交通基础设施建设中常见的一种结构形式，其承载能力与使用寿命是保证交通安全和经济效益的重要因素。作为大型钢-混组合梁桥的桥面铺装材料，沥青混合料因其优异的性能和应用受到了广泛关注。在实际使用中，沥青混合料的黏附性、稳定性、耐久性等性能对于保证桥梁的长期安全使用至关重要。传统的沥青混合料在施工过程中需要加热并长时间等待，沥青胶结料才能达到所需的黏附性和流动性。这种施工方式存在诸多问题，例如施工效率低下、时间成本高、环境污染等。因此，研发一种速溶高黏沥青成为解决这些问题的有效途径。然而，针对工程应用中的速溶高黏沥青流变性能研究还相对较少，需要进行深入研究和探索，以满足大型钢-混组合梁桥桥面铺装的要求，提高铺装质量和使用寿命。因此，本文旨在对大型钢-混组合梁桥桥面铺装用速溶高黏沥青的流变性能进行研究，以期提高铺装质量和使用寿命，为交通基础设施建设提供支持和保障。　　针对上述问题，本文利用课题组自制的、两种分子量不同的速溶高黏改性剂，采用给定的制备工艺进行改性沥青的制备，铺装层设计两种掺量，粘结层设计一种掺量。首先，基于针入度分级和SHRPPG分级两大体系，通过与SBS改性沥青进行比对，来评估速溶高黏沥青的高、低温性能。再对速溶高黏沥青进行微观性能的测试，观察和分析改性剂和官能团的分布情况及改性剂掺量和分子量的变化对沥青表面特性和老化程度的影响。通过上述研究发现，速溶高黏改性沥青的高、低温性能均优于SBS改性沥青，且提高改性剂的掺量和分子量可以优化速溶高黏改性沥青的高、低温性能和抗老化性能。其次，速溶高黏改性剂可以在基质沥青中均匀分散，充分溶胀，且制备速溶高黏改性沥青的过程为物理化学的混合改性。　　本文最主要的流变性能测试是对速溶高黏改性沥青进行旋转黏度试验、温度扫描试验、MSCR试验、频率扫描试验以及时间扫描试验与SBS改性沥青进行对比，得出相应的趋势及规律。通过旋转黏度试验分析其布氏黏度，并绘制出粘温曲线，观察黏度随温度、改性剂掺量及分子量的变化规律。研究发现，无论是黏度还是温度敏感性，速溶高黏沥青均优于SBS改性沥青，且提高改性剂的掺量和分子量，速溶高黏沥青的黏度和温度敏感性均可得到优化;通过温度扫描试验分析速溶高黏沥青的δ、tanδ、G和G/sinδ随温度、改性剂掺量及分子量的变化趋势。研究表明，速溶高黏沥青的上述指标均高于SBS改性沥青，且改性剂掺量越高，分子量越大，改性沥青抵抗车辙的能力也越强;通过MSCR试验来分析速溶高黏改性沥青在轻载和重载条件下的弹性恢复能力随温度、改性剂掺量及分子量的变化趋势。研究表明，改性沥青的弹性恢复能力在老化过后会受损，但随着改性剂的掺量和分子量的增加，其对应改性沥青的弹性恢复能力及抗永久变形能力在一定程度上得到提升;通过频率扫描试验得到的主曲线分析速溶高黏改性沥青的抗老化性能。研究发现，改性剂掺量和分子量越高，PAV压力老化后沥青粘性比例越高，沥青越软，老化的程度越轻，抗老化能力越强;通过时间扫描试验来分析改性沥青的疲劳寿命及抗老化性能随着改性剂掺量及分子量的变化。研究表明，随着改性剂掺量和分子量的提升，沥青的疲劳寿命和抗老化的能力逐渐增强。　　综合上述设计试验表明速溶高黏改性剂可以提高沥青的高、低温性能、抗疲劳性能及抗老化性能，并在铺装层的两种掺量中进行优选;对于粘结层来说，本文采用剪切拉拔试验，通过对设计的五种洒布量进行数据对比，筛选确定出最佳洒布量。
作者：	王成林
专业：	道路交通运输
导师：	耿立涛;崔纪鹏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2023