可降解汽车尾气的沥青混合料路面研究

论文摘要

现代工业的发展给人类带来巨大财富的同时,也给人类赖以生存的地球环境带来了致命的污染,其中一种严重的污染源就来自汽车尾气。解决汽车尾气污染成为了世界上很多国家急待解决的问题之一,目前,世界上解决尾气污染的措施主要集中在强制行政措施控制和机动车排气系统的改进等方面,但这些方法在经济性或实用性方面均存在一些难以解决的问题。本文从新型纳米光催化材料入手,将其以一定的添加方式应用于沥青道路材料中,形成一种可以降解汽车尾气的环保型沥青路面。在保证不影响道路正常使用功能的前提下,将这种环保路面应用于城市环境中有害气体浓度较高的地区,利用其高效的光能催化降解有害气体能力和可循环利用性,持久地发挥降解有害气体的性能,达到净化周围空气的目的。首先,本文自主研发了一套尾气降解室内试验设备,其中的气体反应室具备了极强的密封性、透光性和合理的功能设置,可以满足各种工况下的尾气降解试验,保证试验结果足够的精确性和可靠性。其次,针对本文特有的试验设备和试验方法特点,将尾气降解试验分为单阶段试验、单循环连续试验、循环试验三种试验类型,分别提出了相应的评价方法和评价指标。整套指标可以科学全面地反映出不同材料或应用方案的尾气降解能力,为尾气降解能力影响因素的研究和方案的对比分析提供了合理的评价标准。再次,通过变化不同的试验条件,对光照条件、添加剂类型、掺配方式、掺量及混合料级配对尾气降解能力的影响进行了试验分析,明确了各因素的影响规律,提出了尾气降解能力较强的应用方案。最后,分别研究了涂覆式对沥青道路表面使用功能以及掺入式对沥青混合料路用性能的影响规律,提出了几项关键性控制指标,以保证沥青路面的正常使用功能不受影响。特别对涂覆式的涂层耐久性进行了研究,找出主要的影响因素,提出较为经济合理的涂覆量。综合考虑尾气降解能力、沥青路面的使用功能、耐久性及经济性等各方面因素,推荐了几套高效经济的工程应用方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 研究的目的与意义
• 1.3 国内外研究现状与分析
• 1.3.1 城市汽车尾气污染物分布规律
• 1.3.2 机动车尾气净化研究
• 1.3.3 综述
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 研究思路与研究方案
• 第2章 原材料基本性能指标研究
• 2.1 沥青混合料用原材料基本性能
• 2.1.1 石料性能
• 2.1.2 矿粉性能
• 2.1.3 沥青性能
• 2.1.4 沥青混合料级配
• 2.1.5 最佳沥青用量的确定
• 2.2 可降解汽车尾气的添加剂关键性能指标
• 2.2.1 添加剂原料的物化性能
• 2.2.2 两种不同添加剂的关键性能对比分析
• 2.2.3 光催化原理二元论
• 2.3 涂覆式载体关键性能指标
• 2.4 本章小结
• 第3章 尾气降解试验设备研发与试验方法研究
• 3.1 尾气降解气体反应室的设计研发
• 3.1.1 第Ⅰ代气体反应室的设计
• 3.1.2 第Ⅱ代气体反应室的设计
• 3.1.3 尾气浓度测试设备
• 3.2 试验方法的研究和具体步骤的制定
• 3.2.1 试验方法的研究
• 3.2.2 试验步骤
• 3.3 仪器设备的工作误差标定
• 3.4 本章小结
• 第4章 尾气降解试验评价方法和评价指标研究
• 4.1 单阶段试验降解能力评价
• 4.1.1 单阶段试验
• 4.1.2 评价方法和指标
• 4.2 单循环试验最大降解能力评价
• 4.2.1 单循环连续试验
• 4.2.2 评价方法和指标
• 4.3 可循环降解能力评价
• 4.3.1 循环试验
• 4.3.2 可逆性循环反应评价
• 4.4 本章小结
• 第5章 尾气降解能力的研究
• 5.1 光源的影响分析
• 5.2 添加剂类型的影响分析
• 5.3 添加剂掺配方式及掺量的影响分析
• 5.3.1 涂覆式掺量变化的影响分析
• 5.3.2 掺入式掺量变化的影响分析
• 5.3.3 两种掺配方式的对比
• 5.4 沥青混合料级配的影响分析
• 5.5 综合对比评价
• 5.6 本章小结
• 第6章 路用性能研究及工程应用方案比选
• 6.1 涂覆式的路用性能和耐久性研究
• 6.1.1 涂覆式沥青混合料表面状况评价
• 6.1.2 路面使用功能影响评价
• 6.1.3 表面涂层的耐久性研究
• 6.2 掺入式的路用性能
• 6.2.1 掺入式沥青混合料表面状况评价
• 6.2.2 常规马歇尔试验指标
• 6.2.3 高温抗车辙性能
• 6.2.4 低温抗变形性能
• 6.2.5 水稳定性能
• 6.2.6 小结
• 6.3 最佳工程应用方案
• 6.3.1 涂覆式方案
• 6.3.2 掺入式方案
• 6.3.3 两类型掺配方案对比
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文与申请的专利
• 致谢