长陡坡路段复合纤维SMA混合料路用性能研究

发布时间：2019-09-11 22:16

【摘要】：本论文以甘肃省交通厅科技项目《长大纵坡路段沥青路面关键技术研究》为依托项目，结合长陡坡路段沥青路面的主要破坏形式，从沥青材料的特性、车辆荷载大小、车速及坡度与坡长等因素对长陡坡路面的破坏影响进行了理论分析：沥青的材料特性，是沥青路面产生永久变形的本质；坡道越陡、坡长越长，对沥青路面所产生的破坏也越严重；长陡坡路段沥青路面产生车辙的主要因素为剪切变形，故在研究中引入单轴贯入试验，用以评价SMA混合料的抗剪性能。针对目前配合比设计存在的缺陷，针对现在沥青混合料级配的设计与路用性能脱节问题探索基于长陡坡路段混合料路用性能的级配设计方法，并提出相应的控制参数和指标。针对长陡坡路段实际工程情况，在SMA混合料的路用性能研究中，引入单轴贯入试验用以评价混合料的抗剪特性，弥补现规范的不足。本研究初选三种粗细不同的级配，以相同的初始油石比对三种级配的木质素SMA-13混合料进行了车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验和单轴贯入试验，分析研究了级配类型与各项路用性能之间的关系，试验结果表明：级配越粗，高温与抗剪性能越好，水稳性能变差；而级配过粗或过细时，对低温性能都会产生不良影响。并通过路用性能分析确定最优级配和木质素SMA混合料的最佳油石比。为提高路用性能和节俭成本，尝试应用复合纤维。将木质素纤维分别与矿物纤维和聚酯纤维按1:1、2:1、3:1的三种不同比例进行复配，并掺配到混合料中，分别确定各种复配纤维SMA混合料的最佳油石比；对各种复配纤维SMA混合料进行了高温、低温、水稳及抗剪性试验研究，并与木质素SMA混合料进行对比，分析研究了复配纤维SMA混合料路用性能的优劣情况，得出复配纤维比例与综合性能之间的关系，并结合经济成本，综合考虑使用性能与经济性，分别确定了两种复配纤维的最佳比例：当木质素与玄武岩纤维进行复配时，最优复配比例为1:1；当木质素与聚酯纤维进行复配后，最优复配比例为3:1。最后针对长陡坡路段实际情况，推荐使用1:1比例的木质素与玄武岩复配纤维。
【图文】：

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图 2-1 上坡路段路面结构表面受力图0 时，为水平路段，沥青路面受到车身自重作用，，并在路面上产推力 F1 通过下式计算：1F G 为摩擦系数，G 为车辆重力，F1即为水平推力； α 0 时，为上坡路段，此时沥青路面的受力情况不同于水平路下式得出：2F G sin Gcos 为摩擦系数， G sin 和 G cos 分别为车辆重力分别沿平行于纵坡方向的分力，F2即为求得的水平推力。路工程技术标准》中规定，当车速为 80km/h 时，公路最大坡度最小值为 0.999，垂直纵坡方向的力与平路相比基本没有减小，式（2.8）变为：2F G sin G式（2.8）、（2.9），当车辆在爬坡时会产生一种惯性力，如果车

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图 2-3 5.5Kw/t 载重汽车爬坡时的速度与距离关系图（注:测算纵坡时，采用的载重汽车的质量分摊功率为 5.5Kw/t，初始速度为可知，道路坡度越大时，车辆速度下降越快，则车辆的减速距离稳定下来的速度也越小。坡度大于 3%，则汽车最终的稳定速度50%以下；若坡度为 5%，恒定速度会降到 30%以下；当坡度达到定速度会降低到初始速度的 20%以下甚至更小。由此可得出，辆的行驶速度下降的就越迅速，最终平衡时的稳定速度就越小等效特性，那么对沥青路面所产生的破坏也越严重。陡坡路面车辙产生机理复承受车辆荷载作用后，沥青路面产生永久变形累积，从而出国目前大多高等级公路都是采用的半刚性基层，所以基层和路量越来越少。大量研究表明，在沥青路面车辙破坏中，半刚性永久变形比例占到 90%以上，所以沥青面层的永久变形是当今
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U414

【参考文献】