高性能陶粒环氧沥青混合料性能研究

摘要

目前，沥青混凝土铺装的砂石材料主要是开采山石或挖掘河道获取，已对自然环境造成不可恢复性的破坏，如山体裸露、生态破坏等。现阶段国家大力发展基础设施建设以拉动内需，对交通设施尤其是道路网的规划建设投入会加大。因此，急需研究开发一种新材料替代现阶段不可持续的发展，陶粒由于其生产原材料丰富，具有变废为宝的功效，是铺装用砂石原材料的理想原材料。大跨径钢桥面铺装层的使用环境较路面铺装的恶劣，对原材料的性能要求也偏高。因此，本文研究轻质陶粒替代普通砂石材料配制钢桥面环氧沥青铺装混合料，其研究成果为大跨径桥梁和特殊结构提供了更轻的铺装材料，并对其他铺装具有一定的借鉴和指导作用。 本文首先对国内外陶粒及其沥青混合料应用现状进行调研分析，确定采用碎石型和圆型两种类型的陶粒，并对选用的陶粒分别进行检测，首次给出了钢桥面铺装环氧沥青混合料用陶粒技术指标及试验方法。 其次依据钢桥面环氧沥青铺装特点和陶粒本身性质，综合考虑国内外有关陶粒的研究，拟定质量替代百分比分别为0％、15％、25％、40％、70％的碎石型陶粒环氧沥青混合料（GLEAC）和0％、5％、15％、25％、40％的圆型陶粒环氧沥青混合料（CLEAC），对其级配进行设计，并通过马氏试验确定各混合料的最佳油石比，最佳油石比与陶粒替代百分比（质量或体积百分比）呈线性增长关系。 再次，对各混合料在最佳油石比下的强度性能、高温性能、水稳定性和低温性能进行研究。得出各混合料的性能均能满足技术要求。马氏稳定度、劈裂强度和弯曲强度均随碎石型陶粒或圆型陶粒替代量的增加呈现先增后减的变化，且CLEAC混合料的强度较稳定；陶粒的掺加改善了环氧沥青混合料的高温性能，但程度较小；各GLEAC混合料的TSR随着碎石型陶粒掺量的增加呈现先增后减的变化，各CLEAC混合料的TSR值则随圆型陶粒掺量的增加波动较小，其水稳性较前者优越；掺加陶粒并未改善环氧沥青混合料的低温性能，未掺加陶粒的最优，其次掺加圆型陶粒的，最后是掺加碎石型陶粒的混合料。 最后研究陶粒替代百分比对混合料的性能影响显著性和经济性，得出陶粒的掺量对混合料性能影响程度不同，陶粒的掺加降低了工程原材料成本，且陶粒的替代量越高越经济。综合以上研究最终推荐替代质量百分比为40％的圆型陶粒环氧沥青混合料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 国外陶粒研发概况

1.2.2 国外陶粒沥青混合料研究概况

1.2.3 国内陶粒研发概况

1.2.4 国内陶粒沥青混合料研究概况

1.3 研究的主要内容及关键技术路线

参考文献

第二章 原材料及其材料性能

2.1 普通集料及结合料

2.1.1 普通集料技术指标

2.1.2 玄武岩集料及填料

2.1.3 环氧沥青结合料

2.2 高性能陶粒

2.2.1 国内外结构混凝土用轻集料

2.2.2 国外沥青混合料用陶粒及其技术要求

2.2.3 桥面用高性能陶粒的关键性技术指标

2.3 高性能陶粒与环氧沥青粘附性分析

2.3.1 集料与沥青粘附性评价试验方法

2.3.2 高性能陶粒与环氧沥青粘附性评价

2.4 小结

参考文献

第三章 高性能陶粒环氧沥青混合料配合比设计

3.1 陶粒掺加比例分析

3.2 级配选用与技术指标确定

3.2.1 级配选用分析

3.2.2 技术指标要求

3.3 碎石型陶粒环氧沥青(GLEAC)混合料最佳油石比

3.3.1 GLEAC混合料马氏试验及分析

3.3.2 最佳油石比

3.3.3 GLEAC混合料相关马氏参数分析

3.4 圆粒型陶粒环氧沥青(CLEAC)混合料最佳油石比

3.4.1 CLEAC混合料马氏试验及分析

3.4.2 最佳油石比

3.4.3 CLEAC混合料相关马氏参数分析

3.5 小结

参考文献

第四章 陶粒环氧沥青混合料性能试验研究

4.1 概述

4.2 陶粒环氧沥青混合料性能试验

4.2.1 混合料强度性能

4.2.2 高温稳定性试验

4.2.3 水稳定性

4.2.4 低温性能和变形能力实验

4.3 陶粒掺加比例对混合料性能影响的分析

4.3.1 陶粒掺量对混合料级配的影响

4.3.2 显著性分析

4.3.3 经济性分析

4.4 小结

参考文献

第五章 结论与展望

5.1 本文结论

5.2 进一步研究设想

致谢

攻读硕士期间发表的论文