基于性能平衡的浇注式沥青混凝土研究

作     者：张海威 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹桂莲

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：浇注式沥青混凝土 沥青胶结料 热稳定性 铺装性能平衡 级配优化 施工窗口期 

摘      要：浇注式沥青混凝土由于其具有与钢桥面板良好的粘结性、追从性、耐久性、施工便利性、维护成本低、对交通干扰小等特点,已经成为世界上钢桥面铺装主要采用的形式之一。浇注式沥青混凝土在欧洲、日本等国家的应用情况总体良好,其引入我国后,表现好坏不一,主要发生车辙破坏及开裂。除了我国气候条件相对严苛、超载、重载严重以外,对浇注式沥青混凝土铺装材料的各种性能的均衡性理解不充分,往往顾此失彼,也是造成钢桥面浇注式沥青混凝土铺装发生破坏的主要原因。桥面铺装材料需要同时具备施工和易性、高温抗车辙性、疲劳性能、施工期的耐老化特性、足够的施工窗口时间,某些地区需要的低温抗裂性等性能,本文正是针对浇注式沥青混凝土,开展基于性能平衡的浇注式沥青混凝土配合比优化、沥青胶结料对铺装性能的比较、施工窗口期确定等方面的研究。本研究选用的胶结料有10#基质沥青、SBS改性沥青、30#+25%TLA、30#+60%TLA和70#+70%TLA复合沥青,由于浇注式沥青混凝土在高温下拌和(220℃40℃),远远高于热拌沥青混合料的拌合温度(一般为160-180),定义该条件下的拌合温度为超热温度。在此条件下其胶结料的老化进程比较快,影响混凝土的各项性能表现,故增加热重试验,同时在氮气气氛和空气气氛两种条件下进行,以质量损失指标研究浇注式沥青混凝土胶结料在拌合中的热老化与氧老化程度;对混合沥青进行超热老化试验,考察其在超高温度老化后性能的变化。对浇注式沥青混凝土的级配进行优化设计,通过对浇注式沥青混凝土性能的综合平衡,得出级配优化原则;采用70#:TLA=30:70复合沥青作为浇注式混凝土胶结料时,通过施工和易性、高温、低温和疲劳性能综合性能平衡分析,确定最佳粗细集料比为45:55,ME(沥青砂浆)可溶沥青含量为14.4%。将优化后的级配用上述5种沥青胶结料在小cooker拌和机中进行拌和,30min测流动度,拌合1h、2h、3h后分别成型试件,在综合平衡其施工和易性、高温性能、低温性能及疲劳性能的基础上,提出相对应的每种胶结料的施工窗口期:70#+70%TLA、30#+60%TLA最佳拌合时间应多于1h且不超过2h;10#、30#+25%TLA应多于1h且不超过3h;SBS改性沥青由于其老化后性能的差异性,性能表现规律与其他混和沥青MA不一致,建议在使用过程中对其着重进行防老化措施。