基于改性乳化沥青的超薄碎石磨耗层（TFC）抗松散性能研究
发布时间：2021-11-21 10:26
路面抗滑性不足是影响车辆行驶安全性的最严重的病害之一,本文提出了一种新型抗滑改善措施:超薄碎石磨耗层技术（Thin Friction Course,简称TFC）,TFC采用单一粒径3-5mm玄武岩集料,以乳化沥青为粘结料,加入水泥作为填料,经拌合并摊铺碾压而形成的单石厚度的薄层。本文以TFC的抗松散性能研究为主线,首先分析了养生条件、乳化沥青种类及水泥用量等对TFC强度形成规律的影响,确定了室内的养生方案。随后,利用不同浸水时间及冻融循环周期的湿轮磨耗试验,研究了TFC各设计参数,包括乳化沥青、SBR胶乳及水泥用量等,对TFC早期、水损害及冻融抗松散性能的影响。鉴于沥青与集料间的作用力,主要包括粘附力及内聚力,因此本文借助沥青粘结力（BBS）试验,进一步研究了粘附力及破坏形式随浸水时间及冻融周期的变化情况,并分析了SBR及水泥用量对粘附性能的影响;此外,借助沥青的应变扫描试验,研究了SBR及水泥用量对其内聚性能的影响。随后,利用相关性分析,研究了粘附性能及内聚性能与TFC抗松散性能的相关性。最后,利用层间拉拔及直剪试验,分析了TFC设计参数、粘层油用量及环境条件等对TFC层间粘结性能的...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1乳化沥青用量对TFC抗冻融松散性能的影响
为研究改性剂即SBR胶乳用量对TFC试件抗冻融松散性能的影响,分别以乳化沥青用量的0%、3%、6%及9%作为SBR胶乳的用量,乳化沥青种类为中凝型,首先制备上述改性剂掺量的乳化沥青。单个试件的集料用量定为420g,乳化沥青用量为14%,水泥用量为集料用量的1%,外加水量为集料用量的2%,可以确定SBR用量对TFC的抗冻融松散性能试验结果如图5.2-2。(1)根据图5.2-2可以看出,相同的冻融周期下,随着SBR胶乳用量的增大,TFC试件的剥落率呈现先降低后升高的趋势,即当SBR胶乳由0%增长为3%时,冻融作用下试件的剥落率出现明显的降低,且冻融循环6次之后,其剥落率仍然低于10%的阈值要求,说明SBR胶乳的添加,改善了TFC抵抗冻融破坏的能力。而当SBR胶乳的用量进一步增大为6%、9%时,剥落率又呈现出增大的趋势,尤其是当SBR胶乳用量增长为9%时,试件的剥落率明显大于其他SBR掺量的试件剥落率,甚至大于不添加SBR的试件。
(1)根据图5.2-3可以看出,相同的冻融周期下,随着水泥用量的增大,TFC试件的剥落率整体上呈现降低的趋势,尤其是当冻融循环周期少于四个周期时,这种剥落率的降低趋势最明显,如表5.2-2所示,表中不同冻融周期对应的正值代表增大水泥用量导致剥落率的降低,可以看出,前四个冻融周期内,相邻水泥用量对应的剥落率的差值以正值为主,且负值的数值也相对较小,说明水泥用量的增加整体上能够降低TFC试件在冻融循环后的剥落率。随着冻融周期的持续进行,如冻融循环6次之后,不同水泥掺量的试件剥落率相差无几,说明此时冻融的损伤作用已经超出了水泥的改善效果。(2)相同的水泥用量条件下,相邻冻融周期对应的试件剥落率差值,随水泥用量的增大而逐渐变大,即水泥用量过多的试件,对于冻融循环次数的敏感性要大于水泥用量少的试件,如表5.2-3所示。当水泥用量为0%时,相邻冻融周期对应的试件剥落率的差值最大为2.26%,而当水泥用量为5.5%时,相邻冻融周期对应的试件剥落率差值最大为3.07%,且其余周期的差值均较大。该现象说明随着冻融周期的持续进行,水泥用量过多的试件剥落率虽然在初始阶段较小,但每增加一次冻融循环,水泥用量多的试件剥落率的增加量要显著大于水泥用量少的试件,即水泥用量过多的试件,对于冻融循环次数的敏感性要大于水泥用量少的试件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]玄武岩纤维沥青碎石封层性能及合理材料用量[J]. 张小元,顾兴宇,吕俊秀,黄子珍,倪富健. 建筑材料学报. 2017(03)
[2]水性环氧树脂改性微表处性能影响及评价研究[J]. 张庆,郝培文,白正宇. 公路. 2015(06)
[3]微表处混合料室内配合比设计方法研究[J]. 周超,吕蓬,赵阳阳,杨传光. 公路工程. 2014(03)
[4]碎石封层的最佳碾压方案[J]. 贾瑞,张金雷,支喜兰,高涛涛. 中外公路. 2012(01)
[5]碎石封层早期粘结性能试验方法研究[J]. 张军伟,张新建. 山西建筑. 2011(25)
[6]ASTM测定与回收乳化沥青残余物试验方法[J]. 刘国祥,张小英,孔宪明. 石油沥青. 2011(02)
[7]室内沥青混凝土路面层间抗剪强度试验方法研究[J]. 汪水银. 公路. 2010(02)
[8]国内外低噪声沥青路面研究状况概述[J]. 郑鑫,雷学坤,章建龙,钟纯耀. 公路与汽运. 2007(03)
[9]国内外Novachip技术应用现状[J]. 路凯冀,宋世海,李小东. 中外公路. 2006(03)
[10]路面维护及预防性养护效益分析[J]. 董瑞琨,孙立军. 公路. 2004(03)
硕士论文
[1]高速公路沥青路面养护效益评价方法研究[D]. 谢胜加.东南大学 2016
[2]沥青—集料界面相结构和粘附机理研究[D]. 王璐.长安大学 2014
[3]集料特性对改性乳化沥青及微表处混合料技术性能的影响研究[D]. 罗资军.长安大学 2014
[4]高性能双层碎石封层用于干线公路沥青面层的技术研究[D]. 郑平安.长安大学 2014
[5]超薄磨耗层路面使用性能与层间剪切试验研究[D]. 彭良清.湖南大学 2012
[6]硬质乳化沥青蒸发残留物流变性能研究[D]. 徐光霁.武汉理工大学 2012
[7]集料特性对沥青—集料界面性能影响研究[D]. 孔维川.长安大学 2012
[8]碎石封层耐久性试验方法研究[D]. 李海祥.大连理工大学 2011
[9]基于表面能理论的沥青与集料粘附性研究[D]. 王勇.湖南大学 2010
[10]石灰岩在高速公路沥青路面抗滑表层中的运用研究[D]. 徐小华.重庆交通大学 2010
本文编号：3509331
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1乳化沥青用量对TFC抗冻融松散性能的影响
为研究改性剂即SBR胶乳用量对TFC试件抗冻融松散性能的影响,分别以乳化沥青用量的0%、3%、6%及9%作为SBR胶乳的用量,乳化沥青种类为中凝型,首先制备上述改性剂掺量的乳化沥青。单个试件的集料用量定为420g,乳化沥青用量为14%,水泥用量为集料用量的1%,外加水量为集料用量的2%,可以确定SBR用量对TFC的抗冻融松散性能试验结果如图5.2-2。(1)根据图5.2-2可以看出,相同的冻融周期下,随着SBR胶乳用量的增大,TFC试件的剥落率呈现先降低后升高的趋势,即当SBR胶乳由0%增长为3%时,冻融作用下试件的剥落率出现明显的降低,且冻融循环6次之后,其剥落率仍然低于10%的阈值要求,说明SBR胶乳的添加,改善了TFC抵抗冻融破坏的能力。而当SBR胶乳的用量进一步增大为6%、9%时,剥落率又呈现出增大的趋势,尤其是当SBR胶乳用量增长为9%时,试件的剥落率明显大于其他SBR掺量的试件剥落率,甚至大于不添加SBR的试件。
(1)根据图5.2-3可以看出,相同的冻融周期下,随着水泥用量的增大,TFC试件的剥落率整体上呈现降低的趋势,尤其是当冻融循环周期少于四个周期时,这种剥落率的降低趋势最明显,如表5.2-2所示,表中不同冻融周期对应的正值代表增大水泥用量导致剥落率的降低,可以看出,前四个冻融周期内,相邻水泥用量对应的剥落率的差值以正值为主,且负值的数值也相对较小,说明水泥用量的增加整体上能够降低TFC试件在冻融循环后的剥落率。随着冻融周期的持续进行,如冻融循环6次之后,不同水泥掺量的试件剥落率相差无几,说明此时冻融的损伤作用已经超出了水泥的改善效果。(2)相同的水泥用量条件下,相邻冻融周期对应的试件剥落率差值,随水泥用量的增大而逐渐变大,即水泥用量过多的试件,对于冻融循环次数的敏感性要大于水泥用量少的试件,如表5.2-3所示。当水泥用量为0%时,相邻冻融周期对应的试件剥落率的差值最大为2.26%,而当水泥用量为5.5%时,相邻冻融周期对应的试件剥落率差值最大为3.07%,且其余周期的差值均较大。该现象说明随着冻融周期的持续进行,水泥用量过多的试件剥落率虽然在初始阶段较小,但每增加一次冻融循环,水泥用量多的试件剥落率的增加量要显著大于水泥用量少的试件,即水泥用量过多的试件,对于冻融循环次数的敏感性要大于水泥用量少的试件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]玄武岩纤维沥青碎石封层性能及合理材料用量[J]. 张小元,顾兴宇,吕俊秀,黄子珍,倪富健. 建筑材料学报. 2017(03)
[2]水性环氧树脂改性微表处性能影响及评价研究[J]. 张庆,郝培文,白正宇. 公路. 2015(06)
[3]微表处混合料室内配合比设计方法研究[J]. 周超,吕蓬,赵阳阳,杨传光. 公路工程. 2014(03)
[4]碎石封层的最佳碾压方案[J]. 贾瑞,张金雷,支喜兰,高涛涛. 中外公路. 2012(01)
[5]碎石封层早期粘结性能试验方法研究[J]. 张军伟,张新建. 山西建筑. 2011(25)
[6]ASTM测定与回收乳化沥青残余物试验方法[J]. 刘国祥,张小英,孔宪明. 石油沥青. 2011(02)
[7]室内沥青混凝土路面层间抗剪强度试验方法研究[J]. 汪水银. 公路. 2010(02)
[8]国内外低噪声沥青路面研究状况概述[J]. 郑鑫,雷学坤,章建龙,钟纯耀. 公路与汽运. 2007(03)
[9]国内外Novachip技术应用现状[J]. 路凯冀,宋世海,李小东. 中外公路. 2006(03)
[10]路面维护及预防性养护效益分析[J]. 董瑞琨,孙立军. 公路. 2004(03)
硕士论文
[1]高速公路沥青路面养护效益评价方法研究[D]. 谢胜加.东南大学 2016
[2]沥青—集料界面相结构和粘附机理研究[D]. 王璐.长安大学 2014
[3]集料特性对改性乳化沥青及微表处混合料技术性能的影响研究[D]. 罗资军.长安大学 2014
[4]高性能双层碎石封层用于干线公路沥青面层的技术研究[D]. 郑平安.长安大学 2014
[5]超薄磨耗层路面使用性能与层间剪切试验研究[D]. 彭良清.湖南大学 2012
[6]硬质乳化沥青蒸发残留物流变性能研究[D]. 徐光霁.武汉理工大学 2012
[7]集料特性对沥青—集料界面性能影响研究[D]. 孔维川.长安大学 2012
[8]碎石封层耐久性试验方法研究[D]. 李海祥.大连理工大学 2011
[9]基于表面能理论的沥青与集料粘附性研究[D]. 王勇.湖南大学 2010
[10]石灰岩在高速公路沥青路面抗滑表层中的运用研究[D]. 徐小华.重庆交通大学 2010
本文编号：3509331
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