瀝青再生劑擴(kuò)散行為及其影響因素研究.pdf

1、本文選用三種不同瀝青進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬老化,用三種不同再生劑對(duì)老化瀝青進(jìn)行再生。采用濁度滴定實(shí)驗(yàn)、溶解法、共混性研究、擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)和瀝青材料實(shí)驗(yàn)等,并探討添加不同再生劑對(duì)老化瀝青膠體穩(wěn)定性的影響規(guī)律,再生劑與老化瀝青的相容性與共混性,再生劑與老化瀝青的復(fù)合性質(zhì)和不同再生劑在老化瀝青中的擴(kuò)散規(guī)律等。
　　 對(duì)瀝青、老化瀝青和再生瀝青進(jìn)行濁度滴定實(shí)驗(yàn)和四組分分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:瀝青隨老化深度的增加,其膠體穩(wěn)定性隨之降低。四組分的含量變化影響

2、瀝青的膠體穩(wěn)定性,其中瀝青質(zhì)含量變化對(duì)瀝青膠體穩(wěn)定性的影響最大。老化瀝青通過(guò)添加合適的再生劑可以使瀝青的膠體穩(wěn)定性得到恢復(fù),從而達(dá)到有效再生。芳香分含量高,瀝青質(zhì)含量低的再生劑再生效果好。
　　 用27種已知Hansen溶解度參數(shù)的溶劑通過(guò)溶解法確定老化瀝青和再生劑的溶解度參數(shù)。運(yùn)用MATLAB程序?qū)θ芙鈱?shí)驗(yàn)中可溶點(diǎn)進(jìn)行球體模擬,得到模擬球體球心就是樣品的Hansen溶解度參數(shù)。模擬結(jié)果與溶解實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合度基本在80％以上。再

3、生劑R3的δp和δh值較大,所以極性和氫鍵作用較強(qiáng)。再生劑R2、R3和復(fù)合再生劑A3與三種老化瀝青的Hansen溶解度參數(shù)差較小,所以它們之間的相容性好。由于再生劑R1與三種老化瀝青的Hansen溶解度參數(shù)之差大,所以再生劑R1與老化瀝青的相容性較差。采用修正的Flory—Huggins方程計(jì)算老化瀝青和再生劑的混合自由能并探討它們之間的共混性。結(jié)果表明三種老化瀝青的溶解度參數(shù)值和芳碳率均比相應(yīng)的原料瀝青高,而H/C則降低。再生劑R1的

4、溶解度參數(shù)與三種老化瀝青的溶解度參數(shù)之差大于1.909(J/cm3)0.5,且再生劑R1與加德士老化瀝青在25℃時(shí)的混合自由能ΔGm>0,故再生劑R1與加德士老化瀝青的混合過(guò)程為非自發(fā)過(guò)程。三種老化瀝青與R2、R3和復(fù)合再生劑在25℃的混合自由能ΔGm<0,則混合過(guò)程均為自發(fā)過(guò)程。
　　 三種不同再生劑對(duì)老化瀝青進(jìn)行再生實(shí)驗(yàn),得到的再生瀝青滿足高等級(jí)道路石油瀝青技術(shù)要求(GB/T15180-2000)相應(yīng)的瀝青質(zhì)量等級(jí),但是再生

5、劑R1再生的瀝青抗老化性質(zhì)較差,烘后質(zhì)量損失接近1.0％。用針入度指數(shù)和粘溫指數(shù)對(duì)再生瀝青感溫性進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明再生瀝青在低溫和中高溫區(qū)的感溫性均好于原料瀝青,其中再生劑R3再生的再生瀝青感溫性較好；三種再生劑對(duì)再生瀝青中溫區(qū)的感溫性影響無(wú)明顯規(guī)律,再生劑增加了老化瀝青的感溫性；再生劑R1對(duì)再生瀝青的高溫區(qū)感溫性有所降低,而再生劑R2和R3則是略有增加。再生劑、老化瀝青和再生瀝青的粘度性質(zhì)滿足復(fù)合理論,再生劑與老化瀝青復(fù)合的粘度規(guī)

6、律性強(qiáng),可以通過(guò)內(nèi)插或外延推算再生劑和老化瀝青的用量。對(duì)再生瀝青及其RTFOT殘留瀝青、PAV殘留瀝青進(jìn)行SHRP分析,最終確定其路用性能等級(jí)。從動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)和彎曲梁流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果看以看出:再生劑的加入使瀝青的高溫抗車轍能力略有降低但也基本能恢復(fù)達(dá)到新鮮瀝青的性質(zhì)；再生劑的加入增強(qiáng)了瀝青的抗疲勞能力及抗低溫開(kāi)裂能力。
　　 再生瀝青混合料配比設(shè)計(jì)是瀝青刨除料熱拌再生過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。用兩種再生劑對(duì)三種瀝青刨除料熱拌再生。對(duì)舊瀝

7、青進(jìn)行性質(zhì)分析和再生試驗(yàn),再生瀝青進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)。加入新集料調(diào)整再生集料級(jí)配,使再生集料級(jí)配滿足規(guī)范要求。通過(guò)配比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),得到再生瀝青混合料配比設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)均滿足規(guī)范要求。在60℃和30℃時(shí),再生瀝青的動(dòng)態(tài)剪切流變分析得到再生瀝青材料的粘彈性得到有效恢復(fù),兩種再生劑再生的金華路和大勇街的再生瀝青抗車轍性質(zhì)好。在抗水損實(shí)驗(yàn)中,只有再生劑B再生的金華路瀝青混凝土的殘余穩(wěn)定度小于75％,其殘余穩(wěn)定度為64.8％。回彈模量實(shí)驗(yàn)中再生瀝青

8、混凝土回彈模量大多在2000～4000MPa之間。再生劑B再生的瀝青混凝土馬歇爾穩(wěn)定值與回彈模量均小于相應(yīng)的再生劑A再生的瀝青混凝土。
　　 不同再生劑在老化瀝青中的擴(kuò)散并用Fick擴(kuò)散公式計(jì)算擴(kuò)散系數(shù),研究溫度、時(shí)間、分子大小和極性對(duì)于擴(kuò)散系數(shù)的影響。結(jié)果表明溫度對(duì)于擴(kuò)散系數(shù)有很大的影響,溫度升高擴(kuò)散作用加大；擴(kuò)散時(shí)間增加,再生劑在瀝青中濃度梯度變小,擴(kuò)散系數(shù)減?。痪喑跏冀缑婢嚯x大,濃度梯度小,相應(yīng)擴(kuò)散系數(shù)?。徊煌偕鷦┲g的