采用硬沥青的沥青混合料高温稳定性实验研究

摘要

随着我国高等级公路的快速发展，路面早期损害问题也越来越突出。2005年交通部开展西部交通科技建设项目--重载交通长寿命沥青路面关键技术研究这一项目。本文以此项目为依托，对采用硬沥青的沥青混合料的高温稳定性能进行了研究。 目前沥青路面的车辙主要是由中下面层沥青偏软而产生破坏的，因此很多高速公路在中下面层也使用改性沥青来提高抗车辙性能，因此增加了公路的成本。硬沥青具有软化点高、模量高、粘度高、抗剪切性能强、产量大和造价低廉等优点。由于其具有较高的粘度，在某种程度上和改性沥青一样可以提高沥青混凝土抗高温永久变形能力，并且其造价相对改性沥青而言更低，因而应用前景广阔。但是，目前关于硬沥青的研究较少，所以有必要对硬沥青，尤其是采用硬沥青的沥青混合料的路用性能进行研究，从实验上来论证硬沥青材料应用的合理性和经济性。 本文首先对AH-30硬沥青的沥青性能进行了实验和分析，结果显示其具有高粘度、高软化点、低针入度等特点，各项指标值均能符合国外硬沥青的标准。 其次本文对采用硬沥青的沥青混合料进行了一系列的车辙实验，同时选用一般重交沥青AH-70和SBS改性沥青进行对比实验，结果显示采用硬沥青的沥青混合料车辙实验动稳定度次数均达到3000次/mm以上，说明采用硬沥青的沥青混合料的抗车辙性能优良。再对三种沥青混合料进行短期老化和长期老化来模拟拌和老化和长期服务阶段路面老化，实验结果显示采用硬沥青的沥青混合料动稳定度数值在老化后更大，路面更硬。本文在车辙实验方法的基础上进行了改造，进行长期加载实验，以模拟长寿命交通下沥青混合料抗车辙性能的影响，从实验结果可知，采用硬沥青的沥青混合料的长期高温性能优良。 本文还对同级配下的AH-30硬沥青沥青混合料进行了劈裂实验，浸水马歇尔实验，对混合料的开裂及水稳定性能进行了初步研究，实验结果表明采用硬沥青的沥青混合料也是符合我国规范的。 最后本文使用有限元软件ABAQUS对采用AH-30硬沥青的混凝土的路面车辙实验进行了粘弹塑模拟，将数值模拟结果与车辙实验进行对比，验证了这一模型的有效性，并使用这一模型对超载作用下(超载50％、超载100％)路面车辙进行了分析。本文对采用硬沥青的沥青混合料进行了一系列的车辙实验、数值分析的研究，分析了采用硬沥青的沥青混合料和SBS改性沥青混合料永久变形的差异，论证了采用硬沥青的沥青路面高温稳定性的优越性，评价了采用硬沥青的沥青混合料在重载交通高速公路沥青路面中的适用性；本文的研究将为我国高等级公路的设计和施工提供参考，促进沥青路面车辙的研究进展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1.本课题研究的重要性

1.2.国内外研究现状

1.2.1.国外硬沥青混合料的研究

1.2.2.国内硬沥青混合料的研究

1.3.本文的研究内容

第二章硬沥青的技术性能

2.1.沥青的生产工艺

2.2.硬沥青性能研究

2.3.沥青混合料高温稳定性影响因素

2.4.沥青混合料高温稳定性的控制指标

第三章硬沥青配合比设计

3.1.SAC设计及检验方法

3.1.1.级配设计

3.1.2.级配检验

3.2.沥青与集料的选择

3.2.1.沥青

3.2.2.集料

3.3.级配和最佳沥青用量的确定

3.4.本章小结

第四章采用硬沥青的沥青混合料实验

4.1.沥青混合料老化实验

4.2.轮辙仪动稳定度实验

4.2.1.轮辙仪动稳定度实验

4.2.2.实验结果及分析

4.3.水稳定性实验

4.3.1.浸水马歇尔稳定度实验

4.3.2.实验结果及分析

4.4.劈裂实验

4.4.1.劈裂实验

4.4.2.实验结果及分析

4.5.本章小结

第五章采用硬沥青的沥青路面车辙的有限元分析

5.1.ABAQUS软件简介

5.2.ABAQUS有限元分析基本原理

5.2.1.有限元法的基本原理

5.2.2.沥青路面ABAQUS模型理论

5.3.计算模型及计算参数

5.4.有限元计算及分析

5.4.1.标准荷载下计算分析

5.4.2.超重荷载下计算分析

5.5.本章小结

第六章结论和展望

6.1.主要结论

6.2.展 望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所参与的项目

致 谢