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RAP-钢渣复合沥青混合料制备与性能研究
| 论文题名： | RAP-钢渣复合沥青混合料制备与性能研究 |
| 关键词： | RAP-钢渣复合沥青混合料;路用性能;组成结构 |
| 摘要： | 高掺量废旧沥青路面材料（ReclaimedAsphaltPavement，RAP）的再生研究已成为国内外公路领域的热点。但高掺量RAP再生沥青混合料因路用性能（如抗水损害、抗疲劳开裂性能等）不理想，严重制约了其发展和应用。本文利用抗滑耐磨钢渣集料、增韧纤维和高渗透再生剂制备出高掺量RAP再生沥青混合料，其路用性能良好，解决了RAP和钢渣的资源化利用难题。 首先，选用两种不同的再生剂设计制备了老化沥青（从RAP中抽提）质量占比分别为40%、50%、60%、70%和80%的混融沥青，分析了老化沥青掺量变化时混融沥青复数模量及相位角、复数模量指数、车辙因子、疲劳因子、黏度等变化特征，对混融沥青蠕变特性和分子结构特征进行了研究。结果表明混融沥青的各项性能指标均介于老化沥青和新沥青之间，再生剂的扩散渗透使老化沥青性能得到一定程度恢复，当老化沥青掺量大于70%后，混融沥青路用性能显著下降。 其次，选用两种不同产地钢渣，外掺钢棉纤维增韧材料，采用体积替代法设计制备出RAP掺量分别为50%、60%和70%的复合沥青混合料，对比其与普通玄武岩集料沥青混合料性能，发现钢渣作为集料能显著提升沥青混合料路用性能，且制备混合料时压实密度需同时满足室内马歇尔试验密度96%和最大理论密度92%的压实标准。同时，研究RAP-钢渣复合沥青混合料路用性能与混融沥青性能之间的关系，发现混合料路用性能（如动稳定度）与混融沥青的黏度、蠕变速率等呈现良好的线性关系，以此建立了混合料路用性能和混融沥青性能的关联模型，用于指导再生沥青混合料中RAP掺量的确定。 然后，分析了RAP-钢渣复合沥青混合料的路用性能与集料形貌、纤维掺配比及孔隙分布之间的关系，对比研究钢渣和玄武岩作为新集料制备的再生沥青混合料性能差异的缘由；通过CT扫描分析钢棉纤维和空隙在再生沥青混合料中的分布，探明钢棉纤维对再生料性能提升的内在机理；通过纤维分布系数和纤维分布率与RAP-复合沥青混合料性能指标间的四次函数关系分析得到钢棉纤维在再生料中的掺量最佳区间为[6.4%,7.2%]；研究了集料与沥青的黏结性能，发现钢渣作为集料能明显降低其与沥青的剥落率，并增大两者间黏附破坏力，从而提升集料与沥青间的黏结性能。 最后，研究了再生沥青胶浆的挥发性有机物（VolatileOrganicCompounds，VOCs）排放规律，揭示了其化学组成与VOCs释放行为之间的内在联系。此外，进一步研究了再生沥青混合料拌合过程中VOCs释放量的变化规律，发现当RAP掺入量为50%、60%和70%时，VOCs的释放量分别下降50.30%、82.73%和94.82%，表明RAP-钢渣复合沥青混合料的应用对挥发性有机化合物（VOCs）的排放治理具有重要意义。 |
| 作者： | 魏明华 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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