长陡坡路段复合纤维SMA混合料路用性能研究

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。

目录

声明

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 长陡坡路面发展现状

1．2．2 长陡坡路面车辙研究现状

1．2．3 长陡坡路面抗剪性能研究现状

1．3 本课题研究内容与技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 长陡坡沥青路面破坏研究

2．1 沥青路面时温等效特性

2．1．1 沥青的蠕变和松弛

2．1．2 时温等效原则

2．2 上、下坡时车辆路面力学

2．3 车速对长陡坡沥青路面影响

2．4 坡度、坡长对长陡坡沥青路面影响

2．5 长陡坡路面车辙产生机理

2．6 本章小结

第三章 原材料技术性质及试验方法

3．1 原材料技术性质分析

3．1．1 沥青

3．1．2 集料

3．1．3 填料

3．1．4 纤维

3．2 SMA混合料标准试验方法

3．2．1 谢伦堡沥青析漏试验

3．2．2 肯塔堡飞散试验

3．2．3 车辙试验

3．2．4 单轴贯入试验

3．2．5 低温弯曲试验

3．2．6 水稳定性试验

3．3 试件制备

3．4 本章小结

第四章 长陡坡路段SMA混合料组成设计研究

4．1 矿料级配最优设计研究

4．1．1 SMA混合料设计方法简介

4．1．2 SMA混合料设计方法主要缺陷

4．1．3 级配选取及试验安排

4．2 SMA混合料马歇尔性能指标研究

4．2．1 马歇尔试验指标计算方法

4．2．2 马歇尔试件成型

4．2．3 三种级配SMA混合料马歇尔试验结果

4．3 SMA混合料级配类型与路用性能关系研究

4．3．1 混合料级配类型与高温稳定性关系研究

4．3．2 混合料级配类型与低温性能关系研究

4．3．3 混合料级配类型与水稳定性关系研究

4．3．4 混合料级配类型与抗剪性能关系研究

4．4 确定最佳沥青用量

4．4．1 最佳油石比确定方法

4．4．2 最佳油石比确定

4．5 复配纤维SMA混合料

4．5．1 复配纤维类型

4．5．2 复配纤维SMA混合料最佳油石比确定

4．6 配合比设计检验

4．6．1 谢伦堡沥青析漏试验

4．6．2 肯塔堡飞散试验

4．7 本章小结

第五章 长陡坡路段SMA混合料路用性能研究

5．1 高温稳定性研究

5．1．1 概述

5．1．2 车辙试验

5．2 低温抗裂性研究

5．2．1 概述

5．2．2 低温弯曲试验

5．3 水稳定性研究

5．3．1 概述

5．3．2 冻融劈裂试验

5．4 抗剪性能研究

5．4．1 概述

5．4．2 单轴贯入试验

5．5 复配纤维路用性能与经济性分析

5．5．1 路用性能分析

5．5．2 经济性分析

5．5．3 复配纤维最佳复配比例的确定

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步研究建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及参与的科研项目