摘 要

沥青材料作为路面建设使用的主要材料，得到我国的广泛使用，而沥青在高温、氧气、水分等因素下不可避免的会发生氧化现象，沥青路面在拌合，铺筑使用期间，最主要老化的形式就是热氧老化。研究不同热氧老化时间下沥青性能的演变规律对沥青材料地使用具有重要的指导作用，大量试验研究表明，添加软质沥青可以部分或完全恢复老化沥青的路用性能，用于沥青路面可节约巨大的成本。

通过室内试验模拟沥青老化的方法得到老化沥青，分析了沥青的各项指标，基于沥青组分迁移理论与相容性理论分析沥青老化后性质的变化，同时由水煮法试验对老化沥青进行黏附性试验，由此得出了沥青老化后与不同类型集料的粘附性变化规律。

本文通过掺入不同含量的软质沥青调配制成再生沥青，并分析沥青的各项指标，基于沥青材料的再生机理分析并评价沥青再生后路用性能的恢复，同时由水煮法试验对再生沥青进行黏附性试验，从而评价了再生沥青与不同类型集料的粘附性。通过对水煮法黏附等级进行比较，所得结论对于提高工程中再生沥青路面的抗水损坏能力有指导意义。

关键词：沥青老化；再生沥青；集料；粘附性

Abstract

As the main material used in pavement construction, asphalt has been widely used in China. However, under the conditions of high temperature, oxygen, moisture and other factors, the oxidation phenomenon is inevitable. Among them, thermal oxygen aging is the most important way of asphalt aging. The research on the evolution law of asphalt performance under different thermal oxygen aging time has an important guiding effect on the use of asphalt materials. A large number of experimental studies have shown that adding soft asphalt can partially or completely restore the pavement performance of aging asphalt, which can be directly used in asphalt pavement and save huge costs.

Through indoor experiment simulation method for aging of asphalt aging asphalt, through the analysis of the indicators of asphalt, based on the theory of asphalt migrated component and compatibility theory analysis of the change of the asphalt after aging properties, at the same time by the method of boiled test was carried out on the aging of asphalt adhesion test, and evaluation of the aging of asphalt and adhesive of different types of aggregate.

In this article, through adding different content of soft asphalt mix of recycled asphalt, and analyzes each index of asphalt, based on the analysis of asphalt material regeneration mechanism and evaluation with the performance of the asphalt regeneration approach, at the same time by boiling method test of recycled asphalt adhesion test, and evaluation of the regenerated asphalt and adhesive of different types of aggregate. Then, by comparing the adhesion grade of the poached asphalt pavement, the conclusions have   guiding significance for improving the water damage resistance of the reclaimed asphalt pavement.

Key Words：Asphalt aging; recycled asphalt; aggregate; adhesion

插图索引

图1.1技术路线图 5

图3.2沥青旋转薄膜烘箱 12

图3.3针入度仪 12

图3.4 SYD-2806G全自动沥青软化点试验器 13

图3.5 SYD-4508G沥青延度试验器 13

图3.7不同老化时间下的沥青针入度 15

图3.8不同老化时间下的沥青15℃延度 16

图3.9不同老化时间下的沥青10°C延度 16

图3.10不同老化时间下的沥青粘度 17

图3.11老化程度不同的沥青-砾石水煮法剥落情况Ⅰ 19

图3.12老化程度不同的沥青-砾石水煮法剥落情况Ⅱ 20

图3.13同老化时间下的沥青-砾石粘附性 21

图3.14老化程度不同的沥青-花岗岩水煮法剥落情况Ⅰ 22

图3.15老化程度不同的沥青-花岗岩水煮法剥落情况Ⅱ 23

图3.16不同老化时间下的沥青-花岗岩粘附性 24

图3.17老化程度不同的沥青-石灰岩水煮法剥落情况Ⅰ 25

图3.18老化程度不同的沥青-石灰岩水煮法剥落情况Ⅱ 26

图3.19不同老化时间下的沥青-石灰岩粘附性 26

图4.1不同软质沥青掺量下再生沥青的软化点及恢复情况 31

图4.2不同软质沥青掺量下再生沥青的针入度及恢复情况 32

图4.3不同软质沥青掺量下再生沥青的15℃延度及恢复情况 33

图4.4不同软质沥青掺量下再生沥青的10℃延度及恢复情况 33

图4.5再生沥青-砾石水煮法剥落情况Ⅰ 35

图4.6再生沥青-砾石水煮法剥落情况Ⅱ 35

图4.7不同软质沥青掺量下再生沥青-砾石粘附性关系 36

图4.8再生沥青-花岗岩水煮法剥落情况Ⅰ 37

图4.9再生沥青-花岗岩水煮法剥落情况Ⅱ 38

图4.10不同软质沥青掺量下再生沥青-花岗岩粘附性关系 39

图4.11再生沥青-石灰岩水煮法剥落情况Ⅰ 40

图4.12再生沥青-石灰岩水煮法剥落情况Ⅱ 40

附表索引

表2.1沥青各组分老化前后溶液参数的变化 8

表3.1 江西50#沥青常规性能指标 10

表3.2沥青实验采用的实验仪器 10

表3.3不同老化时间下的沥青指标实验数据 14

表3.4老化沥青-砾石粘附性等级 20

表3.5老化沥青-花岗岩粘附性等级 23

表3.6老化沥青-石灰岩粘附性等级 26

表4.1 老化20h沥青常规性能指标 29

表4. 2沥青实验采用的实验仪器 29

表4..3 长炼70#沥青常规性能指标 29

表4.4再生沥青分类 30

表4.5再生沥青三大指标实验数据 30

表4.6再生沥青-砾石粘附性等级 36

表4.7再生沥青-花岗岩粘附性等级 38

表4.8再生沥青-石灰岩粘附性等级 41

目录

学位论文原创性声明 I

学位论文版权使用授权书 II

摘 要 III

Abstract IV

插图索引 V

附表索引 VI

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2 国内外研究现状与分析 2

1.2.1沥青的老化研究 2

1.2.2沥青的再生研究 3

1.2.3沥青路面水损害及沥青-集料粘附性研究 4

第二章 实验理论分析 6

2.1组分分析法 6

2.2沥青的老化行为机理分析 6

2.3老化沥青的再生机理分析 7

第三章 老化沥青性质及其与集料粘附性研究 10

3.1实验原材料及实验仪器 10

3.2实验方法 11

3.2.1沥青的老化 11

3.2.2沥青性能测验 12

3.2.3水煮法测定沥青-集料粘附性 13

3.3结果与讨论 13

3.3.1 沥青性能指标随老化时间的变化规律 13

3.3.2沥青与集料粘附性 18

3.3.3水煮法下老化沥青粘附性机理的探究 27

3.4本章小节 27

第四章 再生沥青性质及其与集料粘附性研究 29

4.1实验原材料及实验仪器 29

4.2实验方法 30

4.2.1 制备再生沥青 30

4.2.2 再生沥青性能测试 30

4.2.3 水煮法评价再生沥青与集料粘附性 30

4.3结果与讨论 30

4.3.1 老化沥青各项指标的恢复 30

4.3.2再生沥青水煮法结果 34

4.3.3水煮法沥青剥落机理的探究及对试验结果的分析 41

4.4本章小节 42

第五章 结论与展望 44

5.1主要研究结论 44

5.2进一步研究的展望 45

参考文献 47

致 谢 48

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

沥青混凝土具有良好的结构承载能力和表面光滑性，同时相比于水泥路面还具有维修养护简单的优点，所以沥青路面已广泛应用于我国公路路面。我国在上世纪80年代修建了第一条高速公路-沪嘉高速，之后我国开始重视高速公路的发展，截止2018年底，公路总里程达到了492万公里，然而，沥青在拌合、铺筑、运输和使用过程中会受氧气和热的作用发生化学组分和结构的变化导致性能的衰退，这种现象又称沥青的老化。随着我国沥青路面的大量使用，21世纪初修建的沥青路面相继进入了翻修期，在我国，若利用沥青路面再生技术，可以满足可持续发展的要求，而且可以节约大量路面材料资源，起到保护环境的作用。现阶段旧沥青路面的再生技术的关键在于对老化沥青的再生，即沥青的回收利用，如何制备出合乎要求的再生沥青已经成为近年来的研究重点。与此同时，随着我国经济发展，公路交通量也日益增长，早期沥青路面修建大多无法承受交通量荷载带来的对路面的损害，沥青路面在使用数年后出现了各种路面病害，而水损坏是路面早期破坏的主要形式，而且也会加速沥青路面其他病害的出现，如：沥青坑槽、剥落等。这些病害不仅影响路面行车舒适与安全性，也使路面容易发生进一步损害，导致使用寿命大大降低，这使得我国高速公路提前进入了大规模的养护维修期,路面养护成本提高。经过多年研究，有学者认为水的作用是使沥青与集料的粘结界面发生破坏的主要原因，而沥青-集料界面黏附性是决定沥青抗水损害能力的最主要因素。

综合以上我国再生沥青研究背景，本研究首先通过室内模拟老化实验，采取5h、10h、15h、20h的薄膜烘箱实验对沥青进行老化，通过三项指标试验和水煮法，分析老化时间对于沥青路面性能以及沥青-集料黏附性能的影响；此外基于沥青相容性理论掺和不同比例的软质沥青对老化沥青进行再生，再通过各项指标的试验得到再生沥青的性能恢复度以及其与不同集料粘附性，判断再生方法是否能得到满足规范要求的再生沥青，为工程实践提供指导意见。