SBS改性乳化沥青研制及路用性能室内试验研究

论文摘要

“十一五”时期,我国公路网建设快速推进,与此同时,已建成通车的道路也大范围进入了维修养护时期,为了延长道路使用年限,亟需研究与推广更加经济简便有效的预防性养护方法。微表处技术作为主要的养护措施虽然已经在国内得到了大力推广,但是目前所使用改性乳化沥青多采用SBR胶乳为改性剂,品种单一,高温稳定性不够理想。而SBS改性乳化沥青的效果虽然较好,但由于乳化困难,一直没有大范围的使用。因此本文以SBS胶乳作为改性剂,研究其乳化改性机理及对微表处混合料路用性能的影响。首先,本文论述了建养并重的重要意义,介绍了乳化沥青在国内外的应用及研究情况。从表面化学和道路工程技术两方面相结合分析探索了沥青的乳化机理、破乳机理、改性机理等并对其影响因素做了较为详尽的阐述。从理论上确定了改性乳化沥青的研究方向。最后通过比较不同聚合物的改性效果及加工难度选取了线型SBS作为改性剂。针对沥青选择了两种乳化方式从效果上进行对比,确定了先乳化后改性的实验思路,然后通过正交试验考察了基质沥青乳化的最优要素,确定了乳化沥青的最佳制备条件,并进行乳化沥青的改性。其次,通过调整SBS胶乳含量来研究其对沥青路用性能的影响并确定SBS胶乳的最佳用量。测试乳化沥青相关指标确定其合格之后,采用SHRP性能分级方法对改性乳化沥青的蒸发残留物的针入度、软化点、延度三大指标进行性能评价。由于改性乳化沥青是常温施工,不需要加热,因此,本文尝试采用SHRP手段并省去旋转薄膜老化过程来评价乳化沥青的性能,并与常规方法进行了比较。另外,采用动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪等分析乳化沥青残留物的抗车辙、疲劳以及低温断裂等特性。通过对沥青三大指标的综合考虑得出,SBS胶乳的最佳用量在6%。然后,结合广东的炎热潮湿气候进行微表处混合料设计,并应用级配设计手段提高其路用性能,以满足实际工程应用要求。本论文通过对SBS改性乳化沥青的制备等方面进行研究,制得稳定的SBS改性乳化沥青并对性能进行全面的检测评价,结合微表处混合料设计进行路用性能室内研究,为我国公路养护提供技术支持,以降低公路养护成本,延长公路使用周期,提高社会经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出目的及研究意义
• 1.1.1 我国高等级公路建设发展情况
• 1.1.2 高等级道路建养并重的重大意义
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 乳化沥青国内外研究现状
• 1.2.1 乳化沥青国内研究现状
• 1.2.2 乳化沥青国外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及思路
• 第二章 沥青乳化及改性机理分析
• 2.1 乳化沥青概述及形成机理
• 2.1.1 乳化沥青概述
• 2.1.2 乳化沥青形成机理分析
• 2.2 乳化剂的选取及对破乳速度的影响
• 2.2.1 乳化剂的分类与选择
• 2.2.2 乳化剂对破乳速度的影响因素
• 2.2.3 乳液的破乳机理及影响因素
• 2.3 乳化沥青贮存稳定性研究
• 2.4 沥青改性剂作用原理与技术性能比较
• 2.4.1 沥青改性剂分类及作用原理
• 2.4.2 不同聚合物改性技术性能比较
• 2.5 本章小节
• 第三章 基质沥青乳化方案对比研究
• 3.1 概述
• 3.2 改性乳化沥青生产工艺
• 3.2.1 改性乳化沥青生产工艺
• 3.2.2 实验工艺对比
• 3.3 最佳乳化因素选择
• 3.3.1 正交实验设计
• 3.3.2 实验数据分析及配比
• 3.4 本章小结
• 第四章 SBS 改性乳化沥青制备及性能研究
• 4.1 概述
• 4.2 改性乳化沥青的制备
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 SBS 改性乳化沥青的制备
• 4.3 SBS 胶乳含量对乳化沥青性能的影响分析
• 4.3.1 试验方案
• 4.3.2 试验数据分析
• 4.4 SBS 与SBR 改性乳化沥青性能比较分析
• 4.4.1 常规实验性能对比及分析
• 4.4.2 SHRP 实验对比及数据分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 微表处混合料路用性能研究
• 5.1 微表处混合料的组成设计
• 5.1.1 配合比设计步骤
• 5.1.2 微表处混合料级配选择
• 5.1.3 级配优化研究
• 5.1.4 不同级配下混合料性能比较
• 5.2 微表处原料技术要求
• 5.2.1 所用集料及性质
• 5.2.2 微表处混合料所用试验设备
• 5.3 微表处混合料性能研究
• 5.3.1 施工性能评价及试验
• 5.3.2 路用性能评价及试验
• 5.3.3 最佳油石比的确定
• 5.4 填料对微表处混合料性能的影响
• 5.4.1 水泥在微表处混合料中的作用机理
• 5.4.2 水泥含量对微表处混合料路用性能的影响
• 5.4.3 水泥含量的确定
• 5.5 不同乳化沥青混合料路用性能对比
• 5.5.1 粘聚力试验
• 5.5.2 混合料湿轮磨耗试验（WTAT）对比
• 5.5.3 微表处混合料轮辙变形试验
• 5.5.4 SBS 和 SBR 胶乳改性效果对比
• 5.6 实际工程应用
• 5.6.1 路面资料与养护目的
• 5.6.2 原材料的选择
• 5.6.3 配方选择初拟
• 5.6.4 初拟配方验证
• 5.7 本章小结
• 第六章 经济评价及展望
• 6.1 生产应用前景及经济对比
• 6.1.1 两种改性乳化沥青的经济对比
• 6.1.2 生产及应用前景
• 6.2 主要结论
• 6.3 创新点
• 6.4 有待深入研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要