發(fā)布時間：2020-07-16 21:26

【摘要】：在重交通運輸?shù)挠绊懴?瀝青路面運營3~5年之后多發(fā)生面層開裂和表面抗滑安全性不足等問題,給車輛的行駛安全性和舒適性帶來不利影響。而現(xiàn)有的預防性養(yǎng)護措施卻存在著壽命周期短、胎路噪聲大等缺陷。為此,本文提出小粒徑排水抗滑型超薄瀝青罩面結構,從結合料選取、級配組成設計、路用性能、功能特性、力學仿真分析、路面排水模擬以及施工關鍵指標參數(shù)等方面進行了試驗研究和仿真驗證。首先,以60℃動力粘度"g10,000 Pa·s作為評判指標,選用70#基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青和2種高粘改性劑(I型和II型),制備4類高粘度改性瀝青結合料,綜合FTIR試驗、DSR試驗、60℃動力粘度試驗和三大指標試驗結果確定其最佳配類型和摻配比例為:SBS:I型=86:14和SBS:II型=86:14;同時借鑒體積設計法和Bailey設計法,設計得到粗型(PAC-1型)和細型(PAC-2型)2種級配類型;在此基礎上,采用析漏試驗、飛散試驗和馬歇爾穩(wěn)定度試驗確定得到4種瀝青混合料的最佳油石比和基本指標參數(shù)。其次,通過車轍試驗、小梁低溫彎曲試驗、凍融劈裂試驗、動態(tài)模量試驗,對4種瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性能以及不同溫度與頻率作用下的動態(tài)模量進行評價,結果表明:PAC-1-II型(采用II型高粘改性劑和PAC-1型級配,下同)的整體路用性能最優(yōu),動穩(wěn)定度高達8400次/mm,PAC-1-I型次之,PAC-2-I型和PAC-2-II型較差;采用動摩擦系數(shù)試驗、擺式摩擦試驗、構造深度試驗和滲水試驗對4種瀝青混合料的抗滑性能與排水性能進行評價,結果表明:PAC-1-I型和PAC-1-II型的排水性能和在中高速條件下的抗滑性能優(yōu)于PAC-2-I型和PAC-2-II型,滲水系數(shù)分別為7230mL/min、7273mL/min、6857 mL/min和6316 mL/min,低速條件下的抗滑性能相反。再次,采用ABAQUS有限元軟件建立了不同變量條件下的路面仿真模型,分析荷載作用頻率、環(huán)境溫度以及罩面層厚度對瀝青路面各結構層力學指標的影響,結果表明:增加罩面層厚度有利于減小路表彎沉和改善罩面層層底的受力狀況,提高荷載作用頻率與降低環(huán)境溫度得到的影響規(guī)律一致;采用SWMM暴雨洪水管理模型分析罩面層厚度對路面結構排水效果的影響規(guī)律,15mm、20mm和25mm罩面層厚度對應的排水能力分別為17.4mm、23.2mm和29mm。最后,通過室內(nèi)擊實試驗分析了不同擊實溫度和擊實次數(shù)對馬歇爾試件飛散性能的影響,以飛散損失率小于10%作為標準,則PAC-1-I型和PAC-1-II型瀝青混合料的初壓溫度不應低于150℃,PAC-2-I型和PAC-2-II型不應低于165℃,達到20%目標空隙率對應的室內(nèi)擊實次數(shù)分別為53次、59次、50次和50次;基于能量等效原理建立室內(nèi)擊實功與現(xiàn)場壓實功之間的對應關系,以此確定合理的碾壓組合遍數(shù),并指導試驗段的現(xiàn)場施工。研究成果可對超薄瀝青罩面層的設計提供理論參考,有助于施工溫度與碾壓組合方式的進一步選取與優(yōu)化。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U416.217
【圖文】：

為罩面層結構厚度的選取制定依據(jù)。（5）小粒徑排水抗滑型超薄瀝青罩面排水能力設計以路表面不出現(xiàn)徑流為判斷標準，選擇水文學中的 Horton 模型，利用城市暴雨洪水管理軟件 SWMM 建立不同降雨重現(xiàn)期下的路面排水模型，變換不同罩面層結構厚度，模擬不同情況下的路面排水特性曲線，分析目標罩面層厚度范圍內(nèi)是否能夠滿足排水需求，并與實際降雨強度相結合，計算小雨、中雨、大雨條件下路表面不出現(xiàn)徑流的最小罩面層厚度。（6）小粒徑排水抗滑型超薄瀝青罩面施工關鍵指標參數(shù)研究在不同溫度和不同擊實次數(shù)下成型馬歇爾試件，進行肯塔堡飛散試驗，以飛散損失率為指標確定施工碾壓溫度和室內(nèi)擊實次數(shù)；查閱文獻計算得到馬歇爾擊實一次產(chǎn)生的擊實功以及鋼輪、膠輪碾壓一遍產(chǎn)生的壓實功，建立二者之間的對應關系，根據(jù)室內(nèi)馬歇爾擊實次數(shù)初步確定現(xiàn)場的碾壓組合方式，以此為指導進行試驗段的攤鋪工作，對試驗段進行鉆芯取樣，并測試試驗段路面的抗滑與排水特性，比較室內(nèi)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的關系，驗證所建立的關系模型是否可靠。具體實施技術路線如圖 1-1 所示。

（a）I 型高粘改性劑 （b）II 型高粘改性劑圖 2-1 高粘改性劑表 2-3 高粘改性劑技術指標試驗指標檢測結果技術要求 試驗方法I 型高粘改性劑 II 型高粘改性劑外觀 藍色顆粒，均勻 黃色顆粒，均勻 顆粒狀，均勻 目視單個顆粒質(zhì)量/g 0.14 0.05 "f0.5 稱重灰分/% 0.35 0.4 "f1.0 T 0614-2011干拌分散性 略有殘留 無顆粒殘留 無顆粒殘留 干拌.1.2 室內(nèi)加工制備將 70#基質(zhì)瀝青、SBS 改性瀝青和 I 型高粘改性劑、II 型高粘改性劑摻配，制備 4 種類型高粘度改性瀝青結合料，分別記為 70#-I 型、70#-II 型、SBS-I 型和 SBS。在以往排水瀝青混合料施工設計時，通常將瀝青與高粘改性劑的摻配質(zhì)量比例設8:12[28]。本文以此為中值，將改性劑的摻量分別上下各±2 和±4，即每種類型高粘

試驗指標檢測結果技術要求 試驗方法I 型高粘改性劑 II 型高粘改性劑外觀 藍色顆粒，均勻 黃色顆粒，均勻 顆粒狀，均勻 目視單個顆粒質(zhì)量/g 0.14 0.05 "f0.5 稱重灰分/% 0.35 0.4 "f1.0 T 0614-2011干拌分散性 略有殘留 無顆粒殘留 無顆粒殘留 干拌2.1.2 室內(nèi)加工制備將 70#基質(zhì)瀝青、SBS 改性瀝青和 I 型高粘改性劑、II 型高粘改性劑摻配，制備得到 4 種類型高粘度改性瀝青結合料，分別記為 70#-I 型、70#-II 型、SBS-I 型和 SBS-I型。在以往排水瀝青混合料施工設計時，通常將瀝青與高粘改性劑的摻配質(zhì)量比例設為88:12[28]。本文以此為中值，將改性劑的摻量分別上下各±2 和±4，即每種類型高粘瀝青結合料共計 5 個摻量比例，分別為 84:16、86:14、88:12、90:10 和 92:8。室內(nèi)采用 PRIMIX 公司生產(chǎn)的小型高速剪切儀制備不同摻量比例的高粘度改性瀝青結合料，制備工序如圖 2-2 所示。剪切完畢之后即可對其進行性能測試，剪切過程及成品高粘度改性瀝青結合料如圖 2-3 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2758529