冷补沥青混合料力学性能及适用性研究

发布时间：2020-08-08 21:12

【摘要】：坑槽病害是沥青路面最常见的病害之一,为保证沥青路面的使用寿命和驾驶人员的安全性与舒适性,需要及时进行坑槽修补。冷补沥青混合料修补作为一种新型道路修补材料,在进行坑槽修补时能够实现“即现、即修、即通”的目的,受气候局限小,摊铺时无烟气,较为环保。现阶段对冷补沥青进行了大量关于原材、工艺以及试验方法的研究,通过室内试验从材料特性、施工和易性、混合料初期强度、成型强度等方面来评价混合料性能,但由于冷补沥青混合料应用初期仍处于较软状态,其应用于坑槽修补时存在尺寸限制。修补尺寸过大时可能产生因强度不足而导致的车辙、推移等路面病害。但现有文献中对冷补沥青混合料进行坑槽修补时的修补尺寸研究较少,同时对其力学性能没进行真实测定。针对以上问题,本文在对自主研发的冷补沥青混合料设计的基础上,研究其力学性能和修补适用尺寸。通过明确冷补沥青混合料的技术要求,得到当前冷补沥青混合料的设计要点。通过展开冷补沥青混合料粘附性与黏聚性试验,确定了冷补沥青混合料的级配与沥青用量。为了把控冷补沥青混合料的品质,保证坑槽修补效果和修补后的耐久性,提出了冷补沥青混合料的建议生产工艺。其次,通过试验测定了冷补沥青混合料的力学性能,得到力学性能数据,为坑槽修补的有限元模拟提供参数。为模拟冷补沥青混合料在实际道路修补中已存在数月的状态,将冷补沥青混合料放入烘箱中进行加速老化,增加冷补沥青混合料的稳定性。通过对比分析几种常用模量测定方法,选用间接拉伸试验测定冷补沥青混合料的模量。确定采用马歇尔击实法成型间接拉伸试验试件,并确定了试件高度,通过具体试验操作得到了冷补沥青混合料的模量。为测得冷补沥青混合料的抗剪强度,选用单轴贯入试验结合无侧限抗压强度试验进行测试。采用静压法成型抗剪强度试验的试件,并确定了试件的尺寸与试验加载速度。通过试验测得两种不同沥青含量冷补沥青混合料的抗剪强度、内摩擦角以及内聚力值。最后,分析了沥青路面力学计算的理论模型以及计算体系,明确坑槽修补路面结构的基本模型结构,确定了路面结构模拟尺寸与车轮荷载。根据沥青路面坑槽的破损面积大小以及坑槽深度,将坑槽分为轻度破坏、中度破坏、较严重破坏和严重破坏;分析了实际道路修补后车轮对坑槽作用的情况,针对不同的车轮荷载作用位置,将荷载作用分为六种情况。根据汽车不同作用位置的应力变化以及最大位移情况,确定了冷补沥青混合料修补块的最不利作用荷载位置。分析了冷补沥青混合料在最不利位置作用下的三种不同坑槽尺寸、三种不同坑槽深度的力学响应,得到坑槽深度与平面尺寸的匹配关系,确定最佳适用范围。通过本文研究,在力学分析和有限元模拟的基础上,确定了坑槽深度与平面尺寸的匹配关系,为冷补沥青混合料适用性提供了理论支持,为道路坑槽修补工作提供了技术保障,为以后坑槽修补技术提供了规范概念,有助于道路事业的蓬勃发展,具有良好意义与前景。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414
【图文】：

冷补,坍落,摊铺,沥青混合料

选择是冷补沥青混合料设计过程中最重要的决定之，选择沥青的类型和等级；考虑施工季节及环境温和易性以及冷补沥青混合料成型速度，确定冷补沥的最佳粘合剂含量，Vanessa 等人改进设计并进行冷克萨斯稳定性测试(TST)。冷补沥青混合料坍落度测坍落试验通常在室温下通过旋转压实制备样品，并落时间；摊铺试验是称取定量恒温养护过的混合料并记录摊铺时间。以摊铺时间和坍落时间的对数绘对可使用性。摊铺时间和坍落时间过长代表冷补沥铺时间和坍落时间过短代表冷补沥青混合料的稀释结果，摊铺时间短和坍落时间长的冷补沥青混合料施工和易性。粘结剂含量和稳定性以及施工和易性

技术路线图

稀释剂,柴油,冷补

图 2.1 柴油稀释剂图 2.2 冷补添加剂青的制备程应用表明，冷补沥青的 60℃布氏粘度通常要求在 0.8~1.料在不同环境温度下的施工和易性[16]。本文采用的冷补沥3%的添加剂含量，为确定基质沥青、轻质柴油和冷补添加、74:23:3、75:22:3、76:21:3 以及 77:20:3 五个比例进行制尔德粘度计进行冷补沥青的 60℃表观粘度测试，测试结果表 2.2 不同掺配比例的粘度测试结果比例 60℃布氏粘度/Pa·s:24:3 0.890:23:3 1.062:22:3 1.165

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