抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料

摘要

我国在公路交通工程领域取得了许多举世瞩目的成就，而庞大便捷的立体城市交通网络为我们的生活水平带来极大提高的同时，由于日益繁重的交通物流压力所带来的重载超载现象也越来越频繁，造成沥青路面坑槽、裂缝、车辙、溃散等病害频发，所以亟需性能优异的沥青路面快速修补与养护材料。本文依托武汉市公路管理处科研计划项目“橡胶高粘高弹抗滑超薄磨耗层材料的制备与性能研究”，针对日益频繁的沥青路面病害，自主研发一种能克服传统沥青材料温度稳定性低、界面粘结抗剪性能不良、易老化、施工性差等问题的新型高粘高弹改性沥青材料，并基于此种改性沥青材料开发了一种抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料。同时针对城市沥青道路局部病害，利用水泥、乳化沥青、环氧树脂开发了一种冷铺型沥青路面快速修补材料。取得了以下成果： 提出了一种新型高粘高弹改性沥青材料的设计制备方法，探明了不同改性工艺及改性组分（耐候、增粘、增弹、增容增塑及高温降粘等）对沥青改性效果的影响规律，确定了最佳的改性剪切工艺参数和改性组分配比。自主开发的新型高粘高弹改性沥青，其针入度50.2mm，60℃动力粘度93400Pa.S，软化点96.5℃，25℃的弹性恢复率高达96.1%，具有优异的耐候、粘弹及施工性能； 研究了材料组成和配比对冷铺型沥青路面快速修补材料力学和路用性能的影响规律，开发了具有优异耐候、承压等路用性能的冷铺型沥青路面快速修补材料。研究结果表明：随着水泥用量的增加，其抗压性能明显升高；乳化沥青的掺入明显提升了材料的界面粘结和韧性；环氧树脂的加入，有利地提升了其路用性能和耐久性能。最终确定的A/E/C为(5.0~5.5)/(1.5~2.0)/8.0，其60℃动稳定度达到16000次/mm以上，最大弯拉应变达3198με，界面粘结强度达2.0MPa以上。 提出了一种沥青路面快速修补与养护材料的材料组成和级配设计方法，通过对比研究不同类型修补养护材料的力学、路用和耐久性能，利用新型高粘高弹改性沥青开发了SMA-5抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料。所开发的沥青路面快速修补与养护材料与沥青混凝土的界面粘结强度≥1.1MPa，60℃动稳定度≥12000次/mm，-10℃弯拉应变≥3300με，冻融劈裂强度比≥95%，表面构造深度≥0.6mm，具有优异的界面粘结、高温稳定、低温抗裂、抗水损害和抗滑性能。同时，其在0.4应力水平下其疲劳寿命＞1500000次，老化后的抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料内部的弹性网络结构没有发生大的破坏，在冻融循环破坏后仍保持有较高的抗冻融循环破坏性能，其耐久性能优异。 本文开发的抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料能够快速修复沥青路面，并具有优异的服役性能，为城市沥青路面的维修与养护工程提供了一个新的解决方案，具有良好的社会经济效益和广阔的应用前景。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 沥青改性的研究与发展现状

1.2.2 抗滑超薄磨耗层修补养护材料发展与研究现状

1.3 研究内容

第二章 新型高粘高弹改性沥青制备

2.1 原材料及试验方法

2.1.1原材料

2.1.2试验方法

2.2 新型高粘高弹改性沥青改性机理及改性工艺

2.2.1 各改性组分对沥青性能的影响及最佳掺量的确定

2.2.2 新型高粘高弹改性沥青改性工艺设计

2.2.3 新型高粘高弹改性沥青性能研究

2.3 本章小结

第三章 抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料组成及级配设计

3.1 原材料及试验方法

3.1.1 原材料

3.1.2试验方法

3.2 抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料级配设计

3.2.1 SMA-5混合料配合比的设计及油石比的确定

3.2.2 AC-5混合料配合比设计及油石比的确定

3.3 冷铺型快速修补材料

3.4 本章小结

第四章 抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料力学及路用性能研究

4.1抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料力学性能

4.1.1稳定度及抗压回弹模量

4.1.2 抗直接拉伸破坏性能

4.1.3 抗劈裂破坏性能

4.1.4 界面抗剪切破坏性能

4.2 抗滑沥青路面快速修补与养护材料路用性能

4.2.1 高温抗车辙性能

4.2.2 低温抗弯拉开裂性能

4.2.3 界面粘结性能

4.2.4 抗滑性能

4.3 本章小结

第五章 抗滑超薄沥青路面快速修补与养护材料耐久性能研究

5.1 弯曲抗疲劳开裂性能

5.2 耐老化性能

5.2.1 老化试验方案

5.2.2 老化前后微观结构测试

5.2.3 老化后性能测试

5.3 耐水损害性能

5.3.1 水稳定性能

5.3.2 冻融循环后飞散损失率

5.3.3 冻融循环劈裂强度比

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

硕士期间文章、专利及参研项目情况