SBR胶乳和纳米二氧化硅复合改性乳化沥青及其混合料性能分析开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

改革开放以来,中国的沥青公路现状发生了翻天覆地的变化。截至2017年底,全国公路总里程达477.35万公里,高速公路总里程达13.26万公里[1],分别居世界第二位和第一位。国内路面主要以沥青路面为主,实用性较强,养护维修也较为便捷,但是由于我国公路交通流量和行车速度的大幅提高,公路沥青路面的老化问题也随着路面建设的时间延长而越来越严重,出现病害的概率大幅提升。包括在行车载荷反复出现时,产生的车辙病害;由于外界环境变化,产生的裂缝病害;以及水分渗入到沥青和集料界面之上产生的水损害。对于损害较小的路面,可以采取不同的方式进行维修和处理,但对于损害较大,不能再满足使用要求的沥青路面,可以将其铣刨,进行再生处理。欧洲每年产生约5000万吨废旧沥青路面材料(rap),其中有超过70%再生后用于路面。美国2009至2014年间每年回收废旧沥青路面材料6720万吨至7910万吨,主要用于热拌沥青混合料的生产,占回收废旧沥青路面材料的83%-95%,且总体呈增长趋势。最近几年,我国也加大了对沥青路面再生技术的研究力度,在进行废旧沥青混合料再生利用研究期间,主要研究对象是轻质油分软化旧的沥青路面,使用经过处理的沥青路面来代替之前的常规沥青混凝土路面。经过施工和检测的结果表明,经处理后的沥青路面,其路用性能良好,甚至超过了原有的沥青路面。沥青路面再生技术因其不仅具有良好的经济效益,还能提高沥青路面的路用性能,得到了广泛的关注。因此,对废旧沥青路面材料的再生利用,是交通运输行业可持续发展的必然选择。

沥青再生技术是指对不能满足使用要求的沥青混凝土路面废料通过各种措施进行处理后重新利用的技术,包括对旧沥青混凝土路面进行翻挖、破碎、筛分,再与新集料、新沥青再生剂重新混合,形成具有预期路用性能的混合料,并重新铺筑成路面的各种结构层,主要分为热再生和冷再生两种。热再生混合料强度高,路用性能好,但施工设备与工艺复杂,对气候的要求苛刻,能耗高、工作环境与条件差,对环境产生一定程度的污染。冷再生混合料便于施工,避免了环境污染的问题,但使用一般乳化沥青形成的混合料成型期长,且混合料中的旧沥青已经老化变硬,导致再生混合料的低温抗裂性能和抗疲劳性能较差,使其铺筑的路面耐久性差。因此需要在一般的乳化沥青中加入改性材料,来提高混合料的性能,一般以乳化沥青为基料,以乳液状的高分子聚合物作为改性剂,同时加入适当的分散稳定剂及其他的微量配合剂制备而成,从而降低沥青针入度、提高软化点、增加延度以及增大沥青的弹性恢复等性能,使其具有更好的路用效果。例如,改性剂 sbr 能够明显改善改性乳化沥青的低温延度,提高沥青的软化点、温度稳定性和耐高温性能,纳米二氧化硅的加入能减少升温过程中沥青组分由固相向液相转变现象的发生,使沥青对温度的敏感性较低,稳定性提高。

纳米二氧化硅添加量的改变对乳化沥青的性能影响较小,一般添加量较少。但对于sbr,当sbr添加量较少时,随着sbr的加入,乳化沥青的各项性能均有所提升,但当sbr的添加量达到一定值以后,乳化沥青的性能不再随sbr的加入而发生明显变化。从性能提升及经济效益等多方面考虑,sbr的添加量不是越多越好,而是有一个综合效益最好的添加值。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

本课题首先配置不同掺量的sbr改性乳化沥青与纳米二氧化硅改性乳化沥青,测量其改性后的粘结性能和流变性能,从而对比得出两种改性剂单独添加时的最佳掺量。然后将最佳掺量范围内的纳米二氧化硅与sbr共同加入乳化沥青中,进行复合改性分析其复合改性效果。最后将sbr与纳米二氧化硅复合改性后的乳化沥青加入混合料中,测量混合料的性能。

本实验主要研究过程具体如下:

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:调查sbr与纳米二氧化硅的适宜添加含量,设置相应的浓度梯度实验,并制备实验所需的式样。

第9-10周:按预定方案对改性乳化沥青进行性能测试,探讨改性剂的最佳添加量。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 席悦.我国高速公路发展历程[j].中国物流与采购,2018(18):34-35.

[2] 谢洪勇.浅谈沥青路面再生技术[j].居业,2018(06):106-107.

[3] 刘秀丽.沥青路面再生利用现状与发展趋势分析[j].石油沥青,2018,32(02):1-4.

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