天然岩沥青路用性能及施工特性研究

摘要

目前我国高速公路传统的沥青路面一般采用普通沥青混凝土，因而具有较强的温度敏感性。在高温季节时，容易导致沥青路面产生车辙、推移等永久变形，特别是夏季气温较高、重载交通或坡度较大的高速公路沥青路面，车辙等永久变形破坏更为突出。本研究依托重庆科委重点攻关课题《抗车辙高模量沥青混凝土路面新结构应用研究》，针对重载和高温条件下普通沥青路面的车辙问题，采用天然岩沥青作为改性剂制备改性沥青混合料，以提高沥青混合料的高稳稳定性，减少重载交通路面车辙和其他变形破坏，从而延长沥青路面使用寿命。 本文目的是为研究和评价岩沥青的路用性能，为岩沥青的实际工程应用提供技术依据。本论文分如下五个部分对岩沥青路用性能进行系统的研究： 第一，通过沥青的常规试验，对岩沥青改性沥青进行评价分析。提出岩沥青改性沥青的室内制备工艺，发现掺加岩沥青后能明显改善沥青胶结料的高温性能和抗老化性能，掺量越多提高幅度越大。 第二，通过DSR，BBR，Brookfield旋转粘度试验，用PG分级评价体系对岩沥青改性沥青进行比较分析。试验表明：加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级提高、抗车辙因子增大、GTS值增大、大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性。 第三，对岩沥青、岩沥青改性沥青进行了元素测定、化学组成分析，并通过微观结构分析岩沥青的改性机理。 第四，通过沥青混合料试验，提出了岩沥青改性沥青混合料室内拌和温度及工艺，试验数据表明加入岩沥青后，能大幅提高沥青混合料的高温性能、水稳性能和抗疲劳性能。 最后，通过实体工程进行验证，根据室内研究成果在西昌至攀枝花高速公路上铺筑了1.5公里长的高模量沥青混凝土路面。通过试验路的铺筑，研究、制定了高模量沥青混凝土路面的施工工艺和质量控制方法。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1高模量沥青混凝土材料的研究

1.2.2天然岩沥青的研究和应用

1.2.3存在的主要问题

1.3主要研究内容

第二章 岩沥青改性沥青常规试验分析

2.1岩沥青改性沥青常规试验指标

2.2岩沥青改性沥青室内制备方法

2.3基质沥青与岩沥青试验结果

2.3.1基质沥青

2.3.2岩沥青改性剂

2.4岩沥青改性沥青三大指标试验结果及分析

2.4.1岩沥青改性埃索沥青常规试验结果

2.4.2岩沥青改性中海70#沥青常规试验结果

2.5老化试验结果及分析

2.6岩沥青改性沥青常规试验小结

第三章 岩沥青改性沥青SHRP试验分析

3.1动态剪切流变仪(DSR)试验结果及分析

3.2低温弯曲流变仪(BBR)试验结果及分析

3.3 Brookfild旋转粘度试验分析

3.4岩沥青改性沥青SHRP试验小结

3.5常规试验指标与SHRP试验指标的关系

第四章 岩沥青改性沥青机理分析

4.1道路改性沥青

4.2天然岩沥青的基本性质

4.2.1天然岩沥青的基本特点

4.2.2天然岩沥青的有机元素及族组分分析

4.3沥青的组分分析

4.4岩沥青改性沥青微观结构分析

4.4.1显微结构分析

4.4.2聚集态结构分析(温度敏感性分析)

4.5微观机理分析小结

第五章 岩沥青改性沥青混合料性能试验

5.1原材料性能

5.1.1基质沥青

5.1.2岩沥青改性剂

5.1.3岩沥青改性沥青

5.1.4集料

5.1.5矿粉

5.2中面层配合比设计

5.2.1矿料级配组成设计

5.2.2最佳沥青用量的确定

5.3岩沥青改性沥青混合料试验室制备工艺

5.3.1干法制备

5.3.2湿法制备

5.4混合料性能试验

5.4.1高温稳定性

5.4.2抗水损害性能

5.4.3低温性能

5.4.4疲劳性能

5.4.5力学性能与设计参数测试试验

5.5干法施工混合料拌和温度对老化性能影响

5.5.1劈裂破坏功

5.5.2施工温度对冻融劈裂的影响

5.6岩沥青改性沥青混合料试验小结

第六章 试验路铺筑及质量检验

6.1岩沥青改性混合料的生产

6.1.1确定施工配合比

6.1.2试验段岩沥青改性混合料制备

6.2高模量沥青混凝土路面施工工艺

6.2.1下承层检测、验收

6.2.2沥青混合料运输

6.2.3摊铺作业

6.2.4碾压作业

6.2.5试验路施工温度记录

6.3试验路施工质量检测

6.3.1抽样体积指标

6.3.2马歇尔试验

6.3.3现场钻芯芯样密度与空隙率

6.3.4动稳定度试验

6.3.5现场钻芯芯样劈裂强度与冻融劈裂强度

6.3.6路面渗水系数检测

6.3.7路面平整度检测

6.3.8基层弯沉检测

第七章 高模量沥青混凝土经济分析

7.1三种材料的价格测算

7.2价格分析比较

7.3施工设备、工艺对成本的影响

第八章 结论及建议

8.1结论

8.1.1岩沥青改性沥青常规试验分析

8.1.2岩沥青改性沥青SHRP试验分析

8.1.3岩沥青改性沥青微观机理分析

8.1.4岩沥青改性沥青混合料性能分析

8.1.5现场生产和施工工艺

8.2建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果