基于再生沥青混合料性能特点的再生路面设计研究

发布时间：2017-12-22 18:15

  本文关键词：基于再生沥青混合料性能特点的再生路面设计研究　出处：《东南大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：路面材料循环利用是公路交通行业节能减排的工作重点之一,也是转变公路交通发展方式的重要内容,有利于提升交通发展的质量与效益,减少对资源的占用和消耗。因此,沥青路面再生技术在公路养护工作中受到越来越多的重视。当前,出于对热再生技术可行性及耐久性的普遍担忧,在我国养护工程实践中热再生技术远没有冷再生受到欢迎。基于此,本文通过室内试验研究探讨了反应型橡胶沥青对老化沥青混合料综合性能改善及旧料掺量提升的效果,并结合数值模拟方法对再生路面的使用性能加以验证。研究从反应型橡胶沥青胶结料性能分析出发,为揭示反应型橡胶沥青再生混合料的路用性能特征开展了广泛的试验研究,以再生沥青路面结构设计及长期性能评价为落脚点。基于再生沥青混合料性能特点对再生路面进行设计验证,以期对我国沥青路面再生领域的材料研发及路面结构设计体系的完善提供有益参考。针对反应型橡胶沥青胶结料性能开展了研究:结合沥青胶结料常规性能试验以及动态剪切流变(DSR)、低温弯曲梁流变(BBR)试验,对反应型橡胶沥青的基本物理性质、储存稳定性、施工和易性及安全性能进行了探讨,并与70#基质沥青、SBS改性沥青和传统橡胶沥青进行分析比较,从多角度揭示了反应型橡胶沥青胶结料路用性能特征,为反应型橡胶沥青再生混合料的材料组成设计与性能研究提供理论依据。针对反应型橡胶沥青再生混合料的配合比设计:论文首先结合反应型橡胶沥青与路面回收料的材料组成特征,分析探讨了两者对于再生混合料级配类型的适应性;研究了高速公路上面层铣刨料的沥青老化及集料破碎特征,并将其细分为多档加以运用,分别检测各档旧料的油石比与级配,以提高旧料对不同再生混合料种类的适应性,同时降低再生混合料材料组成及路用性能的变异性。通过将旧料细致筛分并灵活运用,面向沥青路面不同结构层功能需求设计了抗车辙层及抗疲劳层再生混合料。改善再生混合料的综合路用性能是本研究使用反应型橡胶沥青的基本目标,因此论文针对反应型橡胶沥青再生混合料的路用性能研究开展了广泛的室内试验:对于抗车辙层再生料EME-20及抗疲劳层再生料AC-10,研究探讨了旧料掺量对于再生混合料动态模量、高温稳定性、低温稳定性的影响规律;为更好地模拟实际沥青路面的三向受力状态,提出了环形加载试验方法并对试验参数进行了研究,结合环形加载试验及半圆弯曲试验深入探讨了反应型橡胶沥青再生混合料的抗裂性能,并与普通道路石油沥青新拌混合料AC-20分析对比;基于多种试验手段评价了反应型橡胶沥青再生混合料的水稳定性,并研讨了旧料掺量对水稳定性的影响效果及机理。再生路面的使用性能是再生沥青混合料设计合理性的关键评判标准,因此论文针对再生沥青路面在设计使用期内的车辙预估开展了研究:根据不同季节的气象数据,分析计算了半刚性基层沥青路面的瞬态温度场,并研究探讨了瞬态连续变温条件下沥青路面车辙发展情况;在建立路面温度—车辙深度计算关系的基础上,根据车辙等效原则,提出了沥青路面车辙等效温度的数值计算方法,并借助车辙等效温度建立了基于连续变温的沥青路面车辙预估模型;通过局部加载动态蠕变试验获取再生混合料的高温蠕变参数,并预测了再生沥青路面在设计使用期内的车辙发展状况。气象环境对于沥青混合料性能影响显著,为将气候因素纳入路面结构设计体系当中,研究开展了基于连续变温的再生路面疲劳寿命预估:在调研半刚性基层沥青路面疲劳破坏行为的基础上,基于损伤力学理论建立了半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估模型,并探讨了结构设计参数对路面疲劳寿命的影响规律;同时,分析了气候环境季节性变化对于路面疲劳损伤规律的影响;根据疲劳损伤等效原则,提出了沥青路面疲劳损伤等效温度的数值计算方法,并依托疲劳损伤等效温度建立了基于连续变温的沥青路面疲劳寿命预估模型;最终,通过室内试验研究获得了再生沥青混合料的疲劳损伤特征参数,并预测了再生沥青路面的疲劳寿命。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U414
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本文编号：1320510