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藏区国省公路沥青路面UTM超薄罩面养护技术研究

藏区国省公路沥青路面UTM超薄罩面养护技术研究

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作者：王建龙重庆交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着西藏地区国省公路沥青路面交通量日益繁重,同时在恶劣的气候环境条件下,藏区国省公路沥青路面逐渐产生了各种类型的病害。为确保藏区国省公路具有良好的使用性能,本文依托西藏地区国省公路沥青路面养护项目,基于藏区地形地... 详细信息

近年来,随着西藏地区国省公路沥青路面交通量日益繁重,同时在恶劣的气候环境条件下,藏区国省公路沥青路面逐渐产生了各种类型的病害。为确保藏区国省公路具有良好的使用性能,本文依托西藏地区国省公路沥青路面养护项目,基于藏区地形地貌与气候环境特征、路面结构特点以及典型病害诱因等因素,对UTM超薄罩面养护技术在藏区国省公路沥青路面养护中的应用进行研究。首先,通过现场调研藏区国省公路沿线地形地貌、气候环境以及沥青路面状况,并结合UTM超薄罩面养护技术设计要点,对藏区UTM超薄罩面设计关注要素进行分析。研究发现,藏区平均海拔较高,陆地落差大,国省公路线性设计过程中设置了大量的长、上下坡和弯道;年均气温低、昼夜温差大;干湿季分明,每年6月中旬至9月中旬降水集中且多夜雨;年均日照时数长、太阳辐射强;路面结构设计单一,主要以半刚性基层为主;路面状况整体呈现PCI高,RQI低;典型病害为温度型裂缝、荷载疲劳裂缝、坑槽以及松散。结合UTM超薄罩面养护技术设计要点与藏区国省公路沥青路面调研结果,提出藏区UTM超薄罩面设计应重点关注沥青混合料低温抗裂性能、水稳定性能以及抗滑性能。其次,针对藏区UTM超薄罩面沥青混合料特点,选择原材料并进行常规指标试验,保证其各项性能均满足规范要求;对比分析国内外现有的沥青混合料配合比设计方法并结合工程经验,通过Superpave已有设计经验确定UTM超薄罩面初始级配范围,并采用正交设计法极差分析各关键筛孔通过率与路用性能之间的变化趋势,进一步确定级配范围;正交试验极差分析可知,9.5mm筛孔通过率推荐范围为91%～95%;4.75mm筛孔通过率推荐范围为34%～50%;2.36mm筛孔通过率推荐范围为23%～28%;0.075mm筛孔通过率推荐范围为5%～7%。在此基础上,借鉴平衡设计法思路以半圆弯拉试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、构造深度试验以及摆值BPN作为低温性能、水稳定性能和抗滑性能平衡指标,并根据性能组合图进行相应级配和沥青用量优化设计,提出适用于藏区的低温水稳兼顾和低温抗滑兼顾的UTM超薄罩面配合比设计方案。再次,将本文推荐的两种配合比与藏区常用的三种薄层罩面配合比进行低温性能、高温性能、水稳定性能以及抗滑性能对比研究。试验结果表明:小梁弯曲试验中,低温抗滑兼顾级配沥青混合料抗弯拉应变最大,弯曲劲度模量最小,其低温抗裂性能最好,其次是低温水稳兼顾级配;高温车辙试验中,相较于AC-10级配薄层沥青混合料,低温水稳兼顾级配和低温抗滑兼顾级配沥青混合料的高温性能分别提升了31.15%和37.29%;浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验中,相较于Novachip-B级配沥青混合料,低温水稳兼顾级配和低温抗滑兼顾级配沥青混合料水稳定性能分别提升了3.90%和1.85%;构造深度TD和摆值BPN试验结果中,相较于AC-10级配,低温抗滑兼顾级配和低温水稳兼顾级配沥青混合料抗滑性能分别提高了124.62%、101.54%和12.92%、3.19%。即本文推荐的两种配合比均满足规范中对各路用性能指标的要求,且低温性能、水稳定性能以及抗滑性能均优于其余三种常用薄层罩面,符合藏区国省公路沥青路面养护需求。最后,为进一步验证UTM超薄罩面养护技术在藏区国省公路沥青路面养护项目中的施工可行性,在西藏山南市进行了试验路铺筑,通过对UTM超薄罩面养护技术从筑路材料选取、沥青混合料配合比设计、施工期间各环节质量控制、竣工验收等成套技术方案的应用,为现阶段西藏低温地区沥青路面养护工程提供了典型的示范案例。

关键词：藏区国省公路 UTM超薄罩面平衡设计法路用性能

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