竹粉改性沥青中高温流变特性研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ie286
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随着道路行业的快速发展,沥青材料被广泛应用到了路面的铺筑,但由于沥青路面所处环境的恶劣,对沥青的各项性能提出了巨大的考验。本实验室研究人员前期多次研发竹粉改性沥青,但由于试验条件等因素的影响,未能对其流变性能以及疲劳特性进行完善,从而影响了竹粉改性沥青的推广和使用。因此对竹粉改性沥青的流变特性以及疲劳特性进行试验研究,系统的分析其各项评价指标显得尤为重要。本文借鉴流变学理论,采用DHR-1型动态剪切流变仪对90#沥青及竹粉改性沥青,进行了应变扫描试验、温度扫描试验、频率扫描试验、多重应力重复蠕变恢复试验(MSCR)以及时间扫描试验,主要研究了竹粉的添加对90#沥青短期老化前后的高温流变特性及中温疲劳特性影响情况。完成的主要工作包括:(1)在传统的沥青三大指标的基础上结合沥青PG高温分级体系对改性沥青的制备工艺进行研究分析。(2)对沥青进行应变扫描试验,从而找出了90#沥青及各竹粉掺量改性沥青老化前后,在高温环境(46℃—82℃)下的线粘弹性范围。研究得出:随着竹粉掺量的增加,沥青的线粘弹性范围会变窄。(3)在应变扫描试验的基础上,对各试样进行温度扫描试验,分析其复模量、相位角、高温车辙因子等指标的变化规律。结果表明:a.竹粉的添加能有效提高沥青的复模量、抑制相位角的增大,从而提高车辙因子,改善沥青抵抗车辙变形的能力,并且其高温环境下的改善效果比低温更加明显;b.通过对比各沥青试样老化前后临界温度THS发现:竹粉能有效降低短期老化对沥青性能产生的影响,但对沥青的老化速率会产生一定的负面影响,其影响不大;c.通过分析其粘温曲线发现,竹粉的添加能有效降低沥青的温度敏感性,从而使沥青适用于更宽温域的路用环境。(4)在各沥青试样的线粘弹性范围内对其进行频率扫描试验,并根据时温等效原理对各沥青进行高温主曲线的构建。结果表明:竹粉能有效改善沥青的感温性能,提高沥青的相转变温度。(5)通过各沥青试样零剪切粘度(ZSV)试验结果得出:在46℃试验环境下,相比于90#沥青,各竹粉掺量改性沥青的零剪切粘度分别提高31.0%、31.2%、38.1%、167.2%、201.0%、220.4%以及36.1%,表明竹粉能有效提高沥青的高温性能。通过计算各沥青试样粘温指数VTS发现:相比于90#沥青,在各竹粉掺量下沥青粘温指数绝对值分别减小5.7%、5.2%、5.2%、8.1%、18.4%、19.7%、22.9%以及25.9%。表明竹粉能有效改善沥青的感温性能,且竹粉掺量在12%时,对沥青感温性能的改善效果最为明显。(6)对各沥青试样进行多重应力重复蠕变恢复试验(MSCR),结果表明:竹粉的加入能提高沥青应变恢复率R、降低不可恢复蠕变柔量!!",从而提高沥青的高温稳定性。(7)通过应变扫描试验确定各沥青试样在中温环境(10℃—25℃)下的线粘弹性范围,在此基础上进行时间扫描试验,研究竹粉的添加对沥青中温疲劳特性的影响情况。结果表明:相比于90#基质沥青,在各竹粉掺量下沥青的疲劳寿命分别增加1.3%、10.8%、37.9%、46.4%、37.4%、32%、35%。其中12%竹粉掺量改性沥青的疲劳寿命最大,达到了7229次,相比基质沥青其疲劳寿命增加了46.4%。当竹粉掺量超过12%时,沥青疲劳寿命的增加幅度会有所下降,并且沥青稠度增加过高,对仪器及现场拌合有非常大的难度,虽然其疲劳寿命会有所增加,但对其他性能会造成一定的负面影响。综合考虑本文将竹粉改性沥青的最优掺量定为12%。
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