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乳化沥青关键技术性能影响机制研究

孟岩  
【摘要】:乳化沥青在应用过程中,容易出现沥青颗粒沉降及与集料的裹附不均、黏附性能较差等问题,进而影响乳化沥青的使用性能。产生这些问题的原因在于乳化沥青自身储存稳定性及润湿、成膜等关键技术性能较差,且影响机制不明确。因此,为了解乳化沥青技术性能发展过程及其相关影响机制,控制乳化沥青的技术性能,保障和提高乳化沥青基材料修筑质量。本文开展了乳化沥青的制备技术、储存稳定性预测、干燥成膜性能、对集料的润湿性能及黏附性能等方面的研究。系统研究了乳化沥青的制备技术,考察了乳化剂品种及掺量、稳定剂品种、基本制备工艺参数等因素对乳化沥青基本技术性能的影响,掌握了控制乳化沥青粒径分布的调控办法,确定了最佳的乳化沥青制备工艺。通过灰色关联理论评价了乳化沥青制备工艺对乳化效果及储存稳定性的影响程度,结果表明p H值、基质沥青温度的影响程度最大;以stokes沉降公式为基础建立了粒径与储存稳定性的关系,并建立了基于乳化沥青塑性黏度及粒径的储存稳定性预测模型。通过接触角试验研究了乳化沥青润湿性能的影响机制。结果表明:三种乳化剂润湿性能排序为KZWLFLH,乳化沥青对不同集料润湿性能的排序为石灰岩玄武岩花岗岩基质沥青老化沥青,且增加乳化剂掺量,增加集料粗糙度,润湿性能下降;另外,添加润湿剂有助于提高乳化沥青的润湿性能。基于干燥成膜理论提出了乳化沥青颗粒最大堆积率(φ_m)的计算方法,通过流变试验研究了乳化沥青干燥成膜性能变化过程,阐明了乳化沥青φ_m值与蒸发成膜复数模量、蒸发成膜和高温成膜的复数模量比值的关系。结果表明:乳化沥青蒸发成膜复数模量随着φ_m增大而增大,蒸发成膜与高温成膜的复数模量比值随着φ_m增大而增大。通过拉拔试验研究了乳化沥青黏附性能的影响因素,阐明了乳化沥青润湿性能及成膜性能与黏附性能的关系。结果表明:三种乳化剂乳化沥青与集料黏附性能排序为KZWLHLF,且随乳化剂掺量、基质沥青掺量增加,与集料的黏附性能逐步增加;乳化沥青与不同集料黏附性能排序为石灰岩玄武岩花岗岩;乳化沥青对集料黏附性能,随着复数模量增大而增大;对于同种乳化沥青,对集料润湿性能越好,黏附性能越强。综上所述:本文系统研究了乳化沥青的制备技术,研究了乳化沥青的关键技术性能影响机制,建立了储存稳定性的预测模型,建立了基于φ_m为指标的乳化沥青品质评价体系,有利于保障和提高乳化沥青混合料的修筑质量,实现乳化沥青的进一步推广应用。


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