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原文传递生物基温拌沥青制备及其沥青混合料特性研究

论文题名：	生物基温拌沥青制备及其沥青混合料特性研究
关键词：	道路工程;温拌沥青;生物基温拌剂;流变性能;疲劳特性;沥青混合料路用性能
摘要：	热拌沥青混合料(HotMixAsphalt,HMA)性能优良，是主流的沥青路面材料，然而其拌和温度较高，烟气污染大，过高的施工温度过高还会导致沥青老化，影响其路面性能。相比之下,温拌沥青混合料(WarmMixAsphalt,WMA)的拌和温度可在传统温度的基础上降低20℃～60℃,能显著降低有害气体的排放量，同时对施工温度的要求也较低。但目前主流的表面活性温拌剂多为水溶性温拌剂，由于水的凝点为0℃,较低的环境温度会限制施工的进行。鉴于此，本文以生物基表面活性剂为基材，复配适应于低温环境施工的生物基油溶性温拌剂，探讨油溶性温拌剂对沥青性能影响，评价油溶性温拌沥青混合料温拌效果，并通过试验路验证热拌沥青混合料对低温环境施工的可靠性，为秋冬季热拌沥青混合料低温施工提供技术支持。　　本文首先研究基于生物基表面活性剂的油溶性沥青温拌剂复配方案。初选9种表面活性剂进行温拌剂的复配，以三大指标、接触角作为表征指标，分析表面活性剂种类及掺量对沥青三大指标及铺展润湿行为的影响。研究结果表明:配方4和配方5生物基温拌剂对基质沥青的常规性能有所改善，通过对比两种生物基温拌剂对基质沥青流变性能和润湿特性的影响，确定最佳生物基温拌剂配方为C-35和NS-T按7∶3复配组成的配方4。　　其次，研究生物基油溶性温拌剂对基质沥青及改性沥青的适应性。以国产70#沥青及SBS改性沥青为研究对象，探究温拌剂对沥青技术性质、微观特性、存储时效、流变性能及疲劳性能的影响，同时以成品温拌剂为参照组。结果表明:温拌剂的添加可以显著提高基质沥青的延度和润湿特性。同时，经过10天的热存储，配方4生物基温拌剂和成品配方温拌剂对温拌沥青的性能衰减都有抑制作用，并且配方4生物基温拌剂对沥青润湿特性的改善效果要优于成品配方温拌剂。并且，配方4生物基温拌剂和成品配方温拌剂可以改善沥青的蠕变恢复率和高温抗车辙性能，添加配方4生物基温拌剂可以明显提高基质沥青和SBS改性沥青的疲劳性能，较添加成品配方温拌剂的温拌沥青，抗疲劳效果分别提高了29.8％和79.5％。　　再次，研究基于生物基油溶性温拌剂的沥青混合料温拌效果。通过湿法制备温拌沥青混合料，以生物基温拌剂掺量优选为目标，以混合料空隙率为表征指标，探究了基质沥青和SBS改性沥青为胶结料的沥青混合料降温幅度。研究表明:配方4生物基温拌剂和成品配方温拌剂在基质沥青中的掺量分别为沥青质量的0.1％和0.5％时，混合料成型降温幅度可达40℃;在SBS改性沥青中的掺量分别为沥青质量的0.5％和0.8％时，混合料成型温度可有效降低30℃。　　最后，研究了生物基温拌沥青混合料性能差异，并通过试验路验证其在低温环境施工的可行性。为探究常规热拌与较热拌降温30℃的温拌两种拌和类型下，配方4生物基温拌剂和成品配方温拌剂对基质沥青和SBS改性沥青混合料的路用性能影响，以动稳定度、破坏应变、冻融劈裂强度比和循环次数为表征指标，并与原样沥青混合料进行对比。研究表明:配方4生物基温拌剂可以改善基质沥青和SBS改性沥青混合料的高温抗车辙能力和疲劳性能，且添加后仍具有良好的低温抗裂性能和水稳定性，混合料性能与沥青性能具有一致性。对于温拌SBS改性沥青混合料，添加配方4生物基温拌剂后的动稳定度提高了72.9％,较成品配方温拌剂疲劳性能效果提升了18.6％。依托济微高速公路项目，验证了基于生物基温拌剂的热拌沥青混合料在低温环境施工的可行性。
作者：	李军
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