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基于石灰岩的沥青混合料抗滑性能评价研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 抗滑表层研究发展状况

1.2.2 抗滑表层结构形式

1.2.3 抗滑表层的集料应用情况

1.2.4 路面抗滑性能试验设备研发状况

1.3 目前研究存在的问题

1.4 主要研究内容

1.4.1 论文主要研究内容

1.4.2 技术路线图

第二章 沥青路面抗滑机理及影响因素研究

2.1 沥青路面抗滑机理分析

2.1.1 路面的构造特性

2.1.2 路面的使用环境

2.1.3 荷载与车速的作用

2.2 沥青路面抗滑性能影响因素分析

2.2.1 原材料控制

2.2.2 施工技术

2.2.3 行车速度

2.2.4 路面污染物

2.2.5 车辆轮胎特性

2.2.6 交通及气候条件

2.3 本章小结

第三章 沥青混合料加速磨光试验装置开发

3.1 概述

3.2 设备的预期性能目标

3.3 设备的技术参数确定

3.3.1 磨光材料的选择

3.3.2 加载方式及配重

3.3.3 运行速度分析

3.3.4 橡胶板的热效应

3.4 设备工作原理及构造

3.4.1 工作原理

3.4.2 主要组成构件

3.5 设备的使用方法

3.6 本章小结

第四章 集料特性及其抗滑耐磨性能分析

4.1 集料技术指标试验

4.1.1 试验方法

4.1.2 试验结果

4.2 集料抗滑耐磨综合指标分析

4.2.1 集料特性对抗滑耐磨性能贡献的调研

4.2.2 抗滑耐磨综合指标的计算与分析

4.3 本章小结

第五章 沥青混合料抗滑性能评价研究

5.1 沥青混合料抗滑性能现有评价体系

5.1.1 路面摩擦系数

5.1.2 平均构造深度MTD

5.1.3 国际摩擦指数IFI

5.1.4 抗滑性能指数SRI

5.1.5 加速磨光试验评价指标的选用

5.2 沥青混合料配合比设计

5.2.1 原材料物理力学指标

5.2.2 级配优选与最佳油石比的确定

5.2.3 路用性能检验

5.3 沥青混合料加速磨光试验评价

5.3.1 不同石料的沥青混合料抗滑性能评价

5.3.2 不同级配的沥青混合料抗滑性能评价

5.3.3 利用拟合方程对抗滑性能的评价

5.3.4 与其他室内抗滑试验相关性分析及评价

5.4 沥青路面抗滑性能预测及评价模型

5.4.1 现有路面摩擦系数检测数据

5.4.2 与路面使用效果相关性分析

5.4.3 抗滑性能灰关联预测及评价模型

5.5 沥青混合料抗滑性能与集料特性相关性分析

5.6 本章小结

第六章 石灰岩应用的效益分析

6.1 工程概述

6.2 沿线主要石料场

6.3 效益分析

6.3.1 社会效益分析

6.3.2 经济效益分析

6.3.3 环境效益分析

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

随着交通行业的迅速发展,道路安全问题日益突出。研究表明,路面抗滑能力不足是引发道路交通事故的重要影响因素之一。通过设置抗滑表层能够有效提高路面的抗滑性能,但针对抗滑表层的结构形式、集料选用、评价指标、试验设备等方面,国内外均未有统一的标准规范,因此该领域仍有诸多问题需要进一步研究。
  首先,在国内外抗滑表层相关资料的调研总结基础上,分析沥青路面抗滑性能形成机理以及影响因素。研制加速磨光试验装置,尝试采用橡胶板与沥青混合料试件滑动摩擦的方式来增加摩擦面积,在尽可能模拟路面磨光效果的同时提高试验效率。重点介绍设备的预期性能目标、技术参数、工作原理、构造特征和使用方法。
  其次,以石灰岩为重点研究对象,进行集料主要技术指标试验。采用专家调查的方法分析集料特性对沥青混合料抗滑耐磨性能的影响,并计算不同集料的抗滑耐磨综合指标。结果表明集料各项指标对沥青混合料抗滑耐磨性能的贡献排序为磨光值>磨耗值>压碎值>坚固性>集料密度>吸水率,玄武岩的抗滑耐磨性能最好,石灰岩A次之,石灰岩B较差。
  然后文章对沥青混合料抗滑性能现有评价体系进行归纳总结,采用研发的加速磨光试验装置进行AC-13型沥青混合料的抗滑性能试验,分别测量试件的摆式摩擦系数BPN和构造深度TD来评价不同石料、不同级配的沥青混合料的抗滑性能。结果表明:玄武岩比石灰岩的沥青混合料抗滑性能好,并且同一岩性的石料,物理力学特性较好,其沥青混合料的抗滑性能更优;粗级配有利于提高沥青混合料的抗滑性能。采用Y=aebX+c方程进行回归具有较好拟合效果,加速磨光的试验数据与其他室内抗滑试验具有良好的关联性。通过对现有路面摩擦系数检测数据的调研,分析加速磨光试验与路面使用效果的相关性,建立路面抗滑性能GM(1,N)灰预测模型,以实现利用室内加速磨光试验对实际路面不同使用时间的抗滑性能进行预测及评价。
  文章最后对石灰岩在云南省龙瑞高速公路抗滑表层中的应用进行效益分析,表明石灰岩的应用不仅能够获得良好的社会效益和环境效益,而在经济效益上工程总费用可节省约2517.5万元,平均每公里节省15.7万元。

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