开题报告—SBS改性沥青混合料在道路施工中的应用研究.doc

工程硕士学位论文选题报告及论文工作计划课 题名 称SBS改性沥青混合料在道路施工中的应用研究学 号 421120048 姓 名 丁 烈 梅 专 业领 域 交通运输工程 所在院、系 交通运输工程学院 校 内导 师 薛 明（教授） 校 外导 师 张美珍（教授） 选 题时 间 2007 年 7 月 16 日同济大学研究生院2007 年 7 月 16日一、立论依据课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、工程应用价值本文选题来源于山西省交通厅科研项目高性能沥青混凝土路面结构研究。在过去的十几年中，随着经济的快速增长，我国公路建设取得了长足发展，自1988年沈大高速公路建成通车以来，中国的公路事业进入了以建设高速公路、一级公路等高等级公路为主的新时代。在建成的高速公路中，绝大部分是沥青路面。与国外许多国家相比，我国修建沥青路面有其特别困难的条件。首先是中国的气候条件对沥青材料十分不利，夏季炎热，经常能达40左右，冬季寒冷，在东北和西北地区能达-35以下，在华北地区年温差在60左右。这种气候条件对沥青材料十分不利，往往不能同时兼顾沥青路面的高温稳定性和低温抗裂性能。在交通方面，目前还缺乏健全的运输管理法律制度，重载车、超载车的比例很大。尤其在山西这样的运煤大省，其超载、超重现象尤为突出，这也对沥青路面造成严重的威胁。多年来道路工作者一直在研究符合中国国情，适应于重载交通、严酷气候条件，高温和低温性能都好，既抗滑又耐久密水的低空隙率沥青混合料。主要从以下两个方面进行了努力：一是在矿料级配方面推广应用新的混合料结构，二是在结合料方面努力采用改性剂对沥青及其混合料进行性能改善。从国内外的研究结果看，改性沥青可全面、有效地提升沥青混凝土的性能。山西省夏季炎热、冬季寒冷的气候条件，以及重载交通条件要求沥青路面具有较好的高温抗剪切能力和低温抗开裂性能，采用改性沥青无疑是提高沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性能最有效的途径之一。但由于原料沥青品种、改性剂种类、当地气候环境、交通要求、施工条件等不同，只能针对性地具体情况具体分析，按照沥青路面施工技术规范的要求和本地的实际条件（根据高温、低温气候划分，山西省为1-3（夏炎热冬冷）、2-2（夏炎冬寒）、2-3（夏炎冬冷）等三个区，按年降雨量分为2（湿润区）、3（半干区）区）进行改性研究，以期达到最佳效果。经试验研究及近年来实体工程验证，适合山西省使用的改性剂类型有SBS类、U-（SBR类）、法国的PR（PE类）以及一些天然沥青如TLA等。其中，国产 SBS 的改性沥青混合料面层，由于有良好的高温稳定性、低温抗裂性及初期病害少的实践经验，使之已成为山西省的主流改性材料，得到广泛的应用。本研究以太长高速公路建设为依托，采用聚合物 SBS 对壳牌 90 号沥青进行改性研究，着重研究SBS剂量对沥青性能和沥青混合料性能的影响，确定了SBS 的最佳剂量，并根据在太长高速公路上面层中加以应用，考察最佳 SBS剂量下的改性沥青混合料的路用性能，为改性沥青在本地道路的应用奠定一定的基础，也为省今后的高等级公路建设起一定的借鉴作用。二、文献综述国内外研究现状、发展动态自 1898 年法国开始在沥青中掺配天然橡胶对沥青进行改性以来，对改性沥青的研究应用已有一百多年的历史。现在所指的道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青。近五十年来，国外改性沥青的发展大体经历了以下几个阶段：（1）19501960 年，沥青改性材料主要是天然橡胶粉或胶乳，通过直接掺入沥青混合料中拌合或预混为天然橡胶沥青使用。（2）19601970 年，丁苯合成橡胶(SBR)改性沥青试验成功，一般采用胶乳形式直接在混合料拌和过程中按比例现场掺配使用。1969 年国际合成橡胶生产协会(HSRP)召开首届橡胶沥青国际会议。（3）19711988 年，除合成橡胶继续应用外，热塑性树脂（EVA、EEA、PE）得到了广泛应用。在路面工程中，改性沥青由“特殊材料”变为“一般材料”。（4）1988 年至今，由于高性能面层、重载交通、桥面、沥青再生等功能需要，提出了将改性沥青由按材料分类改为按性能分类，废除了沥青温度-粘度关系曲线。从改性沥青的研究水平和研究状况来看，围绕改性沥青的研究主要着重在三个方面，一方面为根据不同的改性沥青研究改性沥青的反应机理和混合理论，其次是改性沥青的评价方法，即采用哪些试验和分析指标来评价其改性效果，第三是改性沥青标准的制定。关于改性沥青的反应机理方面，国内外学者主要是从改性沥青中的两相即基质沥青和改性剂的单个层面上和两相之间，就各自的微观结构以及发生的物理、化学变化方面进行探讨。英国壳牌公司、日本沥青协会、ASTM和AASHTO等先后就各种沥青掺配橡胶、有机锰化合物、热塑性聚合物和热塑性橡胶对沥青性能的影响作了相当长的研究。从改性沥青性能的评价方法和标准的研究进程看，主要归纳为三大类，第一类仍沿用普通沥青的性能指标如针入度、软化点、延度、粘度和脆点等；其次是按照改性沥青特点国内外开发出新的试验方法，如弹性恢复试验、粘韧性试验，离析试验等；第三种是美国SHRP的沥青结合料性能规范，包括改性沥青结合料。日本在评价改性沥青时，首先把改性沥青分为五类，即改性沥青I、II型、高粘度改性沥青、改善粘附性的改性沥青和超重交通用的改性沥青，针对不同种类制定不同的评价指标和标准值。我国改性沥青及改性沥青混合料技术研究主要在一些科研院所和大专院校进行由于研究能力、技术力量、试验条件及研究费用等方面的原因，我国改性沥青及改性沥青混合料技术研究的步伐尚需加快。我国对改性沥青及改性沥青混合料技术的认识和系统研究有待深化，尤其是改性沥青的加工工艺、改性沥青混合科的生产工艺和施工技术这三方面。三、研究内容1 主要研究内容及拟关键技术主要研究内容：在研究SBS改性沥青的改性机理的基础上，对不同剂量SBS改性沥青与基质沥青采用传统评价方法（公路沥青路面施工技术规范）进行改性对比分析，得出SBS剂量对沥青性能的影响变化趋势，并确定SBS最佳剂量；采用最佳剂量的SBS改性沥青制成改性沥青混合料进行马歇尔试验确定最佳油石比，并进一步进行SBS改性沥青混合料的高温车辙、低温弯曲、水稳定性等室内路用性能试验，研究SBS改性沥青对沥青混合料路用性能的影响。 结合太长高速公路的建设，铺筑试验路，进行长期的实体工程现场观测研究，通过现场检测数据，分析在实际使用中SBS改性沥青对当地寒冷气候、重载运输等环境的适应性。关键技术：1、通过对SBS改性沥青与基质沥青的性能进行常规试验对比，得出SBS剂量对基质沥青性能的影响；2、通过对SBS改性沥青混合料与基质沥青混合料的路用性能进行试验对比，得出SBS改性剂对基质沥青混合料路用性能的影响；3、SBS改性沥青混合料施工工艺研究；4、试验路验证。2拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析研究方法：室内试验与理论分析相结合并通过试验段验证。技术路线：1、在室内，对SBS改性沥青和基质沥青进行常规方法的性能对比试验；2、在室内，对SBS改性沥青混合料和基质混合料进行路用性能的对比试验；3、SBS改性沥青混合料施工工艺研究； 4、选取试验路段，现场铺筑面层并进行跟踪检测分析，以验证改性沥青混合料及其施工工艺的适用性与先进性。实施方案：1、国内外相关资料的调研、分析、研究；2、改性沥青试验：选择不同剂量的SBS改性沥青与基质沥青，采用规范试验方法进行性能对比，分析SBS剂量对沥青性能的影响，并确定最佳剂量；3、改性沥青混合料试验：研究其路用性能；4、施工工艺研究；5、试验路验证。可行性分析：1、本论文主要依托山西省的重点工程太原至长治高速公路。该工程的路面上面层材料采用SBS改性沥青混合料。2、对于本论文研究试验中所涉及的各种设备，施工单位的工地试验室基本配备齐全，并且本人工作单位还有多种先进的路面材料试验检测设备，为本论文的研究提供了优越的环境。3、在本论文的研究分析中，本人主要结合交通运输工程专业所学的理论知识，对改性沥青及其混合料的路用性能、生产工艺等方面进行研究。4、论文的基础资料直接来源于太原至长治高速公路工程的施工实践，该资料的全面性和真实性是论文研究的坚实基础。3预期目标1、分析不同剂量SBS沥青改性剂对基质沥青的性能，并确定最佳剂量；2、分析最佳剂量的SBS改性沥青混合料与基质沥青混合料的路用性能；3、在试验路实体工程中，提出SBS改性沥青混合料的施工工艺和控制指标，并验证SBS沥青混合料在本地的适应性。四、研究基础我本人在山西交通职业技术学院从事路桥专业教学工作已近十年。其间，我积极主动地翻阅了大量的行业标准与规范，深入了解了规范修订前后的变化。进修期间又得到了同济大学研究生院代课教师的谆谆教诲，使我的专业知识得到了进一步的加深。本人所在单位有供原材料、混合料性能检测的成套设备，还有一些新购买的先进仪器、设备可供使用。本文依托的太长高速公路施工期间，单位参与了路面施工监理任务。试验路铺筑期间，本人作为指导教师带领学生参与了工地的生产实习，进行了大量的材料检测试验和路面施工质量检测试验，收集了一些有价值的数据资料，为本文的研究提供了坚实的基础。五、工作计划序号阶段及内容工作量估计（时数）起讫日期阶段成果形式12345678查阅国内外相关资料原材料的选取与检测改性沥青试验路用性能研究施工工艺研究试验路验证论文编写、定底稿论文修改、定稿 200 180 280 200 160 60 180 100总时数：1360学时2007.4.167107.108.128.129.139.1310.610. 610.2210.2210.2810.2811.29112912.20整理并做记录书面形式书面形式书面形式书面形式书面形式论文报告论文报告六、评审意见导师（或导师组）对本课题的评价导师签名 年 月 日评审小组的审查结论组长 组员 年 月 日工程领域领导小组意见负责人签名 年 月 日同济大学硕士研究生学位论文选题报告评分表评审项目权重评 分 标 准得分（百分制）一、选题依据（A）30%80100分选题有较强的理论意义、实用价值，深刻的学术研究内涵。6080分选题有一定的理论意义、实用价值，有一定的学术研究内涵。60分以下选题缺乏理论意义和实用价值。二、理论基础和专门知识(B)20%80100分较好的掌握坚实宽广的理论基础和系统专业知识6080分基本的掌握坚实宽广的理论基础和系统专业知识60分以下未能掌握坚实宽广的理论基础和系统知识三、选题难度及先进性(C)30%80100分研究课题属本学科发展方向并居前沿位置，具有自己独特的思考、研究课题具有较强的先进性6080分研究课题属本学科的发展方向，并