橡胶沥青大粒径沥青碎石路用性能研究

发布时间：2017-10-22 15:21

  本文关键词：橡胶沥青大粒径沥青碎石路用性能研究

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【摘要】：随着高速公路里程的增加和使用时间的延长,早期修建的高速公路已经陆续出现各种病害。其中最为严重的是裂缝问题,且路面裂缝又同基层裂缝密切相关。对于基层裂缝的治理,目前应用效果比较好的方案是铣刨沥青面层及原水泥稳定碎石上基层,重新铺筑沥青碎石基层及沥青面层,由大粒径沥青碎石基层代替水泥稳定碎石基层。养护维修后的路面工程大部分仍旧是带裂缝结构,这对沥青碎石基层提出了更高的要求,尤其是其抗裂性能。本文依托安徽省高速公路沥青路面养护工程,以抗裂性能为核心,对大粒径沥青混合料的配合比设计方法及路用性能进行深入研究。本课题主要研究内容：(1)养护工程沥青路面力学性能分析,对比分析结构完好路面(基层无裂缝)与带裂缝路面结构(下基层含裂缝)的应力应变变化规律。(2)原材料性能与选择,对橡胶沥青提出其适用的指标体系,并对比分析橡胶沥青与SBS改性沥青的性能。(3)大粒径沥青混合料(LSPM)配合比设计,根据试验-经验法进行大粒径沥青混合料配合比设计。(4)大粒径沥青碎石的路用性能试验,试验测试不同沥青胶结料(橡胶沥青、SBS改性沥青、AH-70普通沥青)大粒径沥青碎石的马歇尔稳定度和流值、水稳定性、高温稳定性、抗压回弹模量。(5)橡胶沥青碎石基层材料抗裂性能研究,采用低温小梁试验评价大粒径沥青混合料的低温抗裂性能。探讨不同胶结料、不同级配对大粒径沥青混合料低温抗裂性能的影响,分析玄武岩纤维对大粒径沥青混合料的低温抗裂性能的改进效果。提出改善大粒径沥青混合料抗裂性能的技术措施。课题研究结论：(1)基层带裂缝的沥青路面在荷载作用下,最大拉应力出现在20-30cm处,此处为大粒径沥青碎石上基层位置,因此,大粒径沥青碎石的抗裂性能对路面结构至关重要。(2)橡胶沥青的评价指标有：弹性恢复、135℃旋转黏度、60℃动力黏度、25℃针入度、软化点和5℃延度。其弹性恢复略低于SBS改性沥青,60℃动力黏度比SBS改性沥青提高了162.42%。(3)橡胶沥青大粒径沥青碎石的最佳沥青用量为3.7%,其沥青膜厚度建议大于12μm。(4)橡胶沥青大粒径沥青碎石动稳定度、残留稳定度指标均高于SBS改性沥青,回弹模量也大于SBS改性沥青。(5)孔隙率会显著影响橡胶沥青大粒径沥青碎石的抗裂性能,密级配大粒径沥青碎石比透水式大粒径沥青碎石最大弯拉应变增加了14.29%,抗弯拉强度提高了370.69%,临界应变能密度提高了251.31%；玄武岩纤维可明显提高橡胶沥青大粒径沥青碎石的抗弯拉强度和应变能密度,其抗弯拉强度提高118.97%,应变能密度提高74.91%。(6)减小大粒径沥青碎石的孔隙率、添加矿物纤维,都可以提高材料的抗裂性能。
【关键词】：道路工程 大粒径沥青碎石 橡胶沥青 路用性能 低温抗裂性能
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-20
• 第一章 绪论20-27
• 1.1 研究的背景及意义20-22
• 1.1.1 问题的提出20
• 1.1.2 大粒径沥青碎石20-21
• 1.1.3 橡胶沥青21-22
• 1.2 国内外研究现状22-24
• 1.2.1 大粒径沥青碎石22-23
• 1.2.2 橡胶沥青23-24
• 1.3 本课题主要研究内容及技术路线24-27
• 1.3.1 主要研究内容24-25
• 1.3.2 技术路线25-27
• 第二章 养护工程路面结构力学性能分析27-34
• 2.1 路面病害及成因27-29
• 2.2 路面结构力学性能分析(路面结构完好)29-31
• 2.2.1 路面结构力学模型29-30
• 2.2.2 拉应力沿路面厚度方向的变化规律30
• 2.2.3 拉应变沿路面厚度方向的变化规律30-31
• 2.3 路面结构力学性能分析(下基层带裂缝)31-33
• 2.3.1 拉应力沿路面厚度方向的变化规律31-32
• 2.3.2 拉应变沿路面厚度方向的变化规律32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 原材料性能试验34-47
• 3.1 橡胶沥青34-38
• 3.1.1 橡胶沥青指标体系34-35
• 3.1.2 橡胶沥青检测结果35-38
• 3.2 普通沥青和SBS改性沥青38-39
• 3.3 矿料39-46
• 3.3.1 粗集料39-43
• 3.3.2 细集料43-45
• 3.3.3 矿粉45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 大粒径沥青碎石混合料配合比设计47-63
• 4.1 级配设计47-48
• 4.2 橡胶沥青大粒径沥青碎石最佳沥青用量48-54
• 4.3 SBS改性沥青大粒径沥青碎石最佳沥青用量54-57
• 4.4 AH-70号普通沥青大粒径沥青碎石最佳沥青用量57-60
• 4.5 三种大粒径沥青混合料对比60-62
• 4.5.1 沥青用量60-61
• 4.5.2 析漏损失61
• 4.5.3 飞散损失61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 大粒径沥青碎石的路用性能试验63-81
• 5.1 马歇尔稳定度与流值63-71
• 5.1.1 试件制作63-64
• 5.1.2 橡胶沥青混合料64-68
• 5.1.3 SBS改性沥青混合料68-69
• 5.1.4 AH-70普通沥青混合料69-71
• 5.1.5 三种混合料稳定度流值对比71
• 5.2 高温稳定性71-74
• 5.2.1 成型车辙板试件72-73
• 5.2.2 车辙试验73-74
• 5.3 水稳定性74-77
• 5.4 抗压回弹模量77-79
• 5.4.1 抗压强度77-78
• 5.4.2 回弹模量78-79
• 5.5 本章小结79-81
• 第六章 橡胶沥青碎石基层材料抗裂性能研究81-98
• 6.1 概述81-82
• 6.1.1 抗裂性研究意义81
• 6.1.2 抗裂性试验方法81-82
• 6.2 小梁低温弯曲试验方案82-85
• 6.2.1 试件制作82-83
• 6.2.2 评价指标83-84
• 6.2.3 小梁低温弯曲试验参数84-85
• 6.3 试验结果及分析85-97
• 6.3.1 不同胶结材料的小梁低温弯曲试验85-89
• 6.3.2 不同级配的小梁低温弯曲试验89-93
• 6.3.3 添加玄武岩纤维的小梁低温弯曲试验93-97
• 6.4 本章小结97-98
• 第七章 结论与展望98-100
• 7.1 主要结论98-99
• 7.2 展望99-100
• 参考文献100-103
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文103

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本文编号：1078946