湖沥青在路面维修工程中的应用技术研究

摘要

特立尼达湖沥青(TLA)是世界上最有名的天然沥青，来自加拉比岛国—特立尼达和多巴哥境内的沥青湖中，其物质组成和化学性质极其稳定。近年来，湖沥青凭借其良好的性能受到了越来越多的关注。本文对湖沥青在路面工程中的应用做了系列研究工作。 湖沥青对基质沥青的高、低温性能均具有十分显著的改善效果。通过对泰普克沥青与掺入不同比例湖沥青的改性沥青试验数据对比可知，在一定范围内，随湖沥青掺入比例的增加，沥青的PI值增大，当量软化点升高，当量脆点降低。湖沥青用量为25﹪时改性后的沥青具有良好的路用性能与合理的投资成本，改性后的沥青当量软化点提高19.8﹪，当量脆点降低14﹪。根据高温弯曲蠕变试验建立了Burgers模型，跟基质沥青混合料相比，湖沥青改性沥青混合料Burgers模型的四个参数均成数倍增加：MaXwell模型的瞬时弹性模量为基质沥青混合料的6.7倍，粘滞系数为6.4倍，而Kelvin模型的弹性常数、粘滞系数分别为2.8倍和3.6倍；从机理上揭示了其高温性能优良的现象。应力松弛方程表明，湖沥青混合料比基质沥青混合料具有较好的应力松弛性能。 本文还研究了适合沥青混合料的粘弹性疲劳损伤模型。从沥青路面的应力响应入手，将沥青面层内的应力变化近似地处理成按照半正弦周期规律变化，直接由含损伤的粘弹性本构方程推导损伤演化方程。建立了基于复蠕变柔量的粘弹性疲劳损伤模型，并推导出了Burgers模型的粘弹性疲劳损伤模型。 最后，就湖沥青改性沥青混合料的施工工艺与施工质量控制做了论述，并就进一步研究的相关问题进行了简要讨论。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2湖沥青的国内外研究及应用状况

1.2.1湖沥青在国外的应用概况

1.2.2国内湖沥青应用情况介绍

1.3多碎石沥青混凝土在我国的研究与应用

1.3.1多碎石沥青混凝的发展和特点

1.3.2 SAC-16使用中出现的问题及其原因

1.4本课题的主要研究内容和技术路线

第二章湖沥青及其改性沥青性能研究

2.1基质沥青

2.2特立尼达湖沥青成分分析及性能试验检测

2.3特立尼达湖沥青改性基质沥青性能试验检测

2.4不同温度下沥青针入度试验及沥青的高低温性能分析

2.5本章小结

第三章沥青混合料配合比设计的理论与方法

3.1级配理论的发展

3.2传统的理论级配计算方法

3.2.1 n法

3.2.2 k法

3.2.3 i法

3.2.4分形级配公式与n，k，i法的比较

3.3级配设计的最新思想

3.3.1 Superpave矿料级配设计思想简介

3.3.2贝雷设计法

3.3.3 CAVF法

3.3.4 SAC矿料断级配设计法

3.3.5对CAVF法的改进

3.4最佳沥青含量的确定

3.4.1林绣贤教授的估算法

3.4.2公式法

3.4.3最佳沥青含量范围的估算

3.4.4三种估算方法的比较

第四章湖沥青改性沥青混合料配合比设计

4.1集料的力学性质试验检测

4.1.1粗集料

4.1.2细集料

4.1.3填料

4.2矿料的配合比设计

4.3最佳沥青用量的确定

4.4最佳沥青含量的验证

第五章湖沥青改性沥青混合料路用性能研究

5.1沥青及其混合料性能与路面早期破坏的关系

5.1.1车辙

5.1.2开裂

5.1.3水损害

5.1.4表面功能衰减

5.2湖沥青改性沥青混合料的高温性能

5.3湖沥青改性沥青混合料水稳性

5.3.1浸水马歇尔试验

5.3.2冻融劈裂试验

5.4湖沥青改性沥青混合料的渗水性

5.5本章小节

第六章Burgers粘弹性模型在湖沥青改性沥青混合料特性分析中的应用

6.1粘弹性本构模型理论

6.1.1两个基本元件

6.1.2两个基本模型

6.1.3 Burgers模型

6.2弯曲蠕变性能试验

6.2.1模型选择

6.2.2弯曲蠕变试验基础参数及试验结果

6.2.3确定Burgers流变模型的参数

6.2.4两种沥青混合料的蠕变与蠕变恢复方程

6.2.5两种沥青混合料的应力松弛方程

6.3 Burgers流变模型参数与动稳定度的关系

6.4 Burgers流变模型参数在疲劳损伤模型中应用

6.4.1疲劳损伤模型

6.4.2沥青混合料粘弹性疲劳损伤模型

6.5本章小结

第七章湖沥青改性沥青混合料施工

7.1沥青混合料生产配合比设计

7.2沥青混合料的施工工艺

7.2.1沥青混合料的拌和

7.2.2沥青混合料的摊铺工艺

7.2.3沥青混合料的碾压

7.3施工过程中的质量控制

第八章结论与展望

8.1结论

8.2主要创新点

8.3进一步展望

参考文献

致谢