环境荷载与车辆荷载作用下预埋式主动融冰雪沥青混合料性能研究

摘要

冬季道路表面的积雪凝冰现象影响交通运行且极易引发交通事故，如何科学有效的抑制路面积雪凝冰，得到了各界人士的关注。传统的撒布氯盐融冰雪方法效率低下而且容易造成严重的环境污染和道路附属结构的腐蚀破坏。近年来，道路研究者开始致力于高效环保的主动除冰雪技术开发，预埋式主动除冰雪技术就是基于此问题研发的一种新型主动除冰雪技术。
　　本文选取MFL以及V-260两种主动融冰雪材料，采用AC-16型密级配沥青混合料作为研究对象，MFL采用等体积法替换矿粉掺入，V-260采用直接外掺法按照一定比例加入至沥青混合料中。设计试验研究了主动融冰雪材料在水作用条件下的析出规律，利用Matlab建立了主动融冰雪材料析出率以及预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率与浸水时间的近似关系式。同样通过试验进一步研究了不同温度条件下主动融冰雪材料的析出规律以及预埋式主动融冰雪沥青混合料的空隙率变化规律，分析温度荷载作用对预埋式主动融冰雪沥青混合料性能的影响。采用加速加载试验机模拟车辆荷载作用研究了不同车速的车辆荷载作用下主动融冰雪材料的析出规律以及预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率变化规律，分析车辆荷载作用对预埋式主动融冰雪沥青混合料性能的影响。结果表明，水作用、温度荷载作用、车辆荷载作用对预埋式主动融冰雪沥青混合料的主动融冰雪材料析出速度以及空隙率变化都有不同程度的影响。
　　本文在得到了水、温度荷载、车辆荷载作用对预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率的影响趋势以后，设置试验条件制备主动融冰雪材料析出以后空隙率最大化的试件。采用修正的浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验评价其水稳定性，用高温车辙试验评价其高温稳定性，用低温弯曲破坏试验评价其低温抗裂性。结果表明，主动融冰雪材料析出引起的空隙率变化，会使预埋式主动融冰雪沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性相较普通沥青混合料有不同程度的降低，但依然符合国内相关规范要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 预埋式主动融冰雪路面国外相关研究

1．2．2 预埋式主动融冰雪路面国内研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 原材料技术性质及配合比设计

2．1 原材料技术性质

2．1．1 主动融冰雪材料

2．1．2 沥青

2．1．3 集料

2．1．4 矿粉

2．2 沥青混合料级配设计

2．2．1 矿料级配合成

2．2．2 最佳油石比选择

2．2．3 主动融冰雪材料掺配比例设计

2．3 试件制备

2．4 本章小结

第3章 水作用影响分析

3．1 水作用条件下主动融冰雪材料析出速率分析试验

3．1．1 试验原理

3．1．2 试验方法

3．1．3 回归模型建立

3．2 水作用条件下主动融冰雪材料析出引起的空隙率变化分析

3．2．1 试验原理

3．2．2 空隙率计算方法

3．2．3 回归模型建立

3．3 主动融冰雪材料析出与空隙率变化之间的联系

3．4 本章小结

第4章 温度荷载作用影响分析

4．1 温度荷载对主动融冰雪材料析出的影响分析

4．2 温度荷载对预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率的影响分析

4．2．1 试验设计

4．2．2 温度荷载对普通沥青混合料空隙率影响

4．2．3 温度荷载对预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率影响

4．2．4 各温度条件下空隙率增长幅度计算

4．3 本章小结

第5章 车辆荷载作用影响分析

5．1 车辆荷载作用对主动融冰雪材料析出的影响分析

5．1．1 试验方法

5．1．2 试验结果分析

5．2 车辆荷载对预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率的影响分析

5．2．1 试验方法

5．2．2 车辆荷载对普通沥青混合料空隙率影响

5．2．3 车辆荷载对预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率影响

5．2．4 主动融冰雪材料析出引起的空隙率增长幅度计算

5．3 本章小结

第6章 预埋式主动融冰雪沥青混合料空隙率变化对路用性能的影响

6．1 普通沥青混合料空隙率与路用性能的关系

6．1．1 空隙率与沥青混合料水稳定性关系

6．1．2 空隙率与沥青混合料高温稳定性关系

6．1．3 空隙率与沥青混合料低温抗裂性关系

6．2 试件处理

6．3 水稳定性

6．3．1 修正的浸水马歇尔试验

6．3．2 修正的冻融劈裂试验

6．4 高温稳定性

6．5 低温抗裂性

6．6 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

参考文献

致谢

研究生履历