【博士】瀝青路面泡沫瀝青再生基層的研究【2006】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2006年　　泡沫瀝青的發(fā)泡過程是一個復(fù)雜的熱力學(xué)過程，利用泡沫的膜彈性理論對瀝青泡沫的衰減進(jìn)行了理論解釋，以此發(fā)現(xiàn)泡沫瀝青衰減過程的影響因素。通過對國內(nèi)6種常用瀝青進(jìn)行了發(fā)泡性能試驗，并按照一定的評價原則對六種瀝青的發(fā)泡特性進(jìn)行了比較，確定了試驗所用六種瀝青的最佳發(fā)泡條件，即發(fā)泡溫度在150度左右，用水量在1．5％左右，該條件的提出為拌制高質(zhì)量的泡沫瀝青混合料奠定了基礎(chǔ)。　　采用膨脹率、半衰期和發(fā)泡指數(shù)等評價指標(biāo)，對瀝青的發(fā)泡特性進(jìn)行評價。結(jié)果表明，不管是以膨脹率和半衰期還是以發(fā)泡指數(shù)為評價指標(biāo)，瀝青發(fā)泡特性與發(fā)泡溫度(高于可發(fā)泡溫度)無必然聯(lián)系，這與國際上普遍認(rèn)為發(fā)泡溫度越高則發(fā)泡效果越好的結(jié)論不符。因此，僅根據(jù)發(fā)泡溫度來判斷發(fā)泡效果是不合理的。　　對6種泡沫瀝青材料的物理力學(xué)性能進(jìn)行研究，內(nèi)容包括混合料的密度、空隙率、劈裂強度、水穩(wěn)性、靜態(tài)抗壓強度和模量和動態(tài)抗壓模量等。研究了級配、瀝青用量、水泥用量和試驗溫度等因素對這些物理力學(xué)指標(biāo)的影響規(guī)律?！　⊙芯堪l(fā)現(xiàn)，泡沫瀝青混合料強度水平低于熱拌瀝青混凝土典型的強度值，不適合作為高等級道路面層，但是作為基層或下面層材料，該強度水平能夠滿足我國現(xiàn)行<公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》有關(guān)材料設(shè)計參數(shù)的要求?！　@級配和拌和、成型溫度等因素為主要變量，研究其對泡沫瀝青混合料最佳拌和用水量的影響，確定了不同條件下泡沫瀝青混合料最佳拌和用水量的合理范圍?！　√剿髁瞬煌B(yǎng)護(hù)方法下泡沫瀝青混合料力學(xué)特性的發(fā)展規(guī)律，給出了合適的養(yǎng)護(hù)方法建議，即不脫模養(yǎng)護(hù)l天，40度通風(fēng)烘箱養(yǎng)護(hù)至少3天，25度水浴浸水1天?！　∵x擇三種儲存條件，對三種級配混合料的儲存性能進(jìn)行了試驗研究。試驗結(jié)果表明，泡沫瀝青含量較高的混合料，其較好的粘結(jié)性而使泡沫瀝青混合料性能儲存穩(wěn)定性較好；短期密封儲存可以對混合料強度和剛度有略微貢獻(xiàn)。但是對于含有水泥等活性填料的混合料，則恰恰相反，任何延遲成型時間均會造成強度和模量的不利影響。此外，級配偏細(xì)的泡沫瀝青混合料，其性能具有相對較好的儲存穩(wěn)定性：泡沫瀝青混合料可以進(jìn)行不密封儲存，比較干燥的泡沫瀝青混合料，只要能夠保證足夠的重新拌和與壓實用水，其力學(xué)性能仍能得以維持?！　∵x用兩種試驗級配，研究了混合料中細(xì)集料含量、混合料的制件密實度和活性填料等因素對泡沫瀝青混合料干縮變形的影響。試驗結(jié)果表明，細(xì)集料含量高會造成較大的干縮應(yīng)變；混合料的制件密實度較低，一般也會造成較大的干縮應(yīng)變；隨著活性填料的增加，干縮應(yīng)變成增大趨勢；泡沫瀝青混合料干縮應(yīng)變隨著失水率的增加而增加，但是在不同的失水率階段，干縮應(yīng)變增加幅度不同，存在一個轉(zhuǎn)折臨界點?！　ε菽瓰r青混合料進(jìn)行了疲勞試驗。內(nèi)容包括：瀝青用量對泡沫瀝青混合料疲勞性能的影響，發(fā)現(xiàn)選擇合適的瀝青用量可以獲得較好的疲勞性能；水泥含量對疲勞性能的影響，發(fā)現(xiàn)泡沫瀝青冷再生混合料與粗粒式熱拌瀝青混合料相同應(yīng)力比條件下的疲勞性能已經(jīng)基本相當(dāng)，同時發(fā)現(xiàn)在2％的水泥用量之內(nèi)，增加水泥用量不會明顯影響合材料抗疲勞性能。　　依據(jù)本文有關(guān)泡沫瀝青冷再生混合料有關(guān)物理力學(xué)性能的試驗研究，提出了基于泡沫瀝青水穩(wěn)性的配合比設(shè)計方法，可作為實驗室和工程應(yīng)用中材料設(shè)計的指導(dǎo)依據(jù)?！　∫罁?jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹了三種可用于泡沫瀝青穩(wěn)定路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法?！　∵@三種方法分別是：結(jié)構(gòu)數(shù)法、力學(xué)分析法和界限應(yīng)力比法。這三種方法應(yīng)按照路面的結(jié)構(gòu)承載能力要求增大的順序依次選擇使用。設(shè)計的可靠度要求越高，其設(shè)計方法也應(yīng)越復(fù)雜。借鑒這些設(shè)計可以為日后開發(fā)適合我國國情的路面設(shè)計方法提供參考。同時本文還依據(jù)我國瀝青路面設(shè)計方法，通過實例介紹了泡沫瀝青冷再生路面的厚度設(shè)計方法?！　⊥ㄟ^對近兩年來泡沫瀝青冷再生試驗路施工的總結(jié)，詳細(xì)介紹了泡沫瀝青再生施工的工藝。依據(jù)上海海江路廠拌再生試驗路和無錫錫宅路就地再生試驗路，對混合料的壓實特性、強度增長特性和施工的經(jīng)濟性進(jìn)行了研究?！　?

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