【博士】SBS物理和化学改性沥青及混合料性能评价对比研究【2005】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：河海大学　　学位年度： 2005年　　对于车流量大、重载、超载严重的我国高等级公路尤其是高速公路沥青路面迫切需要改善沥青材料的路用性能，提高沥青路面的服务水平和使用寿命。聚合物改性沥青己成为改善沥青路用品质的有效途径和发展方向。而SBS改性沥青材料又以其优质的路用性能被国内外道路界广泛应用并深入开发研究。　　对于采用现场改性和成品改性的sBs改性沥青及混合料的性能究竟如何，国内一直没有进行综合评价对比。本文在分析总结前人研究成果的基础上，对SBs物理和化学改性沥青及混合料的性能进行大量试验并深入研究。本论文得到的试验数据和研究成果对sBs改性沥青理论发展和实际应用具有较大的意义。　　本论文概述了国内外在聚合物改性沥青方面的理论研究、应用现状以及进展，综述了改性剂的选择，改性沥青及混合料的技术标准及评价方法等。　　本论文在对sBS改性沥青结构组成进行分析的基础上，选取sBs改性剂和基质沥青，采用合适的制各工艺制得相容性较好的改性沥青，对sBs改性剂不同含量下的改性沥青技术性能进行大篷试验研究，结果表明：sBs改性沥青中改性剂的含量与性能指标存在较好的相关关系，得到了能使sBs微粒与沥青胶团之间形成理想结构的sBS“理想剂量”为4．5％～5．5％。通过对国内外聚合物改性沥青性能评价方法比较，确定了本论文采用常规、非常规试验方法以及美国的SHRP方法对sBS物理和化学改性沥青及混合料性能指标进行评价，并对试验数据进行分析和对比。综合评价结果：sBs化学改性沥青高温稳定性、抗老化性及均匀稳定性明显比sBs物理改性沥青好；低温性能、抗疲劳性能前者略好于后者；弹性恢复性能和旆工性能两者相当。SBs化学改性沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳性明显比sBS物理改性沥青混合料好：前者的低温抗裂性略好于后者；两者的水稳定性相当。分析结果表明：sBs改性沥青与sBs改性沥青混合料对应的性能指标评价结论是比较一致的。　　利用测力延度试验着重观察了SBs改性沥青的低温拉伸性能，探讨了基质沥青性质、聚合物种类和含量、热老化等因素对改性沥青低温性能的影响。　　利用荧光显微照相技术分析了sBs物理和化学改性沥青的相态结构和微观组成，得出了前者形成的是以SBS为分散相、沥青为连续相的海一岛结构，后者形成了sBs、沥青两相连续结构。　　空间网络结构的形成是化学改性沥青具有良好路用性能的原因之一。通过回归分析得出改性沥青的微观结构与使用性能之间存在较好的相关关系。。　　利用红外光谱(IR)、差示扫描量热(DsC)、核磁共振(NMR)等现代分析技术研究sBs改性沥青共混机理。由IR和NMR分析得到SBS改性沥青的谱图只是基质沥青谱图和sBs谱图的叠加，说明sBS与基质沥青基本上没有发生化学反应。Dsc分析结果表明：sBs化学改性沥青的Dsc曲线要比sBs物理改性沥青平坦，吸收峰也较小，说明前者的热稳定性能比后者好，其结论与宏观试验结果一致。　　将sBs物理和化学改性沥青混合料铺筑试验路，对其路用性能进行检测和分析，得到两种改性沥青路用性能均满足规范要求，部分指标远比规范规定值好。但由于路面运行时间较短，在交通荷载与气候闲素的长期作用下，其性能变化还需定期进行检测、综合评价对比。　　

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