【博士】沥青路面老化行为与再生技术研究【2008】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：长安大学　　学位年度： 2008年　　沥青路面在高等级公路和城市道路中占很大的比重，但由于自然环境对沥青的老化作用，沥青混合料的物理力学性能随着时间的推移逐年降低，直至满足不了交通荷载的要求。沥青混合料再生技术是实现沥青路面可持续发展的有效途径，但沥青混合料再生技术在国内还处于初级阶段，对沥青路面老化行为和再生技术仍需深入系统地研究。　　本文首先研究了沥青路面和沥青混合料的老化行为，．分析了使用年限、路面深度以及空隙率对路面老化进程的影响；采用有限元方法进行了基于老化的沥青路面病害力学分析，面层模量、模量梯度越大，裂缝深度越深，应力强度因子也越大，即路面老化越严重，荷载对路面结构的破坏越大。有关结论对正确认识沥青路面老化与疲劳开裂，完善沥青路面设计方法有参考价值。　　为了进一步探究氧、热、光等各种影响因素对沥青老化的影响，分别进行了三种热氧老化(RTFOT、PAV和60℃烘箱老化)、绝氧热老化(163℃)以及光老化模拟。分析表明，热氧老化是路面老化的最主要形式，RTFOT、PAV和60℃烘箱老化这三种热氧老化的作用效果以及自然老化和室内模拟老化之间都具有较好的对应关系，延时RTFOT老化可以较好的模拟沥青长期老化。在对沥青自然老化及室内模拟老化的基础上，提出了基于粘度和延度的抗老化性能的评价方法，可以为路面养护提供理论依据。　　沥青老化导致的宏观性能的变化是微观结构转变的外在表现。由沥青组分分析及红外光谱分析可知，不同老化方式有不同的组分转化特点，而沥青热氧老化机理并无明显的区别，均是化学键断裂加氧的过程；老化后极性和亲水性增强，路面水损害与沥青老化存在相互促进作用。结合沥青老化与再生机理，以废橡胶为原料开发了一种新型再生剂，试验表明再生效果良好，综合考虑再生效果和经济性可以选择10％的添加量。　　论文进行了废旧沥青混合料的评价、矿料及沥青的再生研究，对再生沥青混合料和普通沥青混合料配合比设计的异同做了比较，分析研究了再生料的路用性能随旧料掺配率的变化规律及级配对其性能的影响，提出了旧料掺配率的确定方法，提出了再生沥青混合料组成设计时集料和最佳油石比的确定方法及新掺沥青用量的计算方法。　　结合实体工程分析和总结了厂拌热再生沥青混合料时搅拌、摊铺及碾压等施工工艺，提出了旧料回收和处理的方法及提高旧料加热温度的建议。最后，由经济和社会效益分析表明，热再生技术利用了大量的废料，不仅节约了资源，而且又利于保护环境，路面热再生技术的推广具有较好的经济效益和社会效益。　　

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