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超薄罩面在藏区普通公路养护中的应用研究

超薄罩面在藏区普通公路养护中的应用研究

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作者：邓肖辉重庆交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着西藏沥青路面交通日益繁重,同时在藏区恶劣的自然环境作用下,藏区沥青路面相继出现了各种各样的病害。为确保西藏普通公路的安全舒适性,本文依托西藏沥青路面养护项目,基于西藏环境特点、公路线形和病害诱因等因素,对超薄罩... 详细信息

近年来,随着西藏沥青路面交通日益繁重,同时在藏区恶劣的自然环境作用下,藏区沥青路面相继出现了各种各样的病害。为确保西藏普通公路的安全舒适性,本文依托西藏沥青路面养护项目,基于西藏环境特点、公路线形和病害诱因等因素,对超薄罩面技术在西藏普通公路养护中的应用进行研究。首先,通过对西藏环境特点和沥青路面路况调研并结合超薄罩面设计要点,对藏区超薄罩面设计注意要素进行分析;其次,对西藏路面典型病害及成因进行分析,从原材料和级配出发,将沥青混合料低温性能和水稳定性能作为第一考虑要素,进行级配优化并研究超薄罩面的路用性能;再次,对超薄罩面层间粘结性能进行研究,并通过模拟西藏环境特点从能量变化角度对层间性能进行老化研究;最后,为确保超薄罩面在藏区低温环境下的铺筑质量,通过不同施工温度确定方法,确定出沥青混合料的最佳施工温度。具体研究内容及结论如下:(1)通过对西藏沥青路面路况及气候环境进行调查,发现西藏气温较低、昼夜温差较大、降雨期集中且多夜雨,道路中分布有较多急弯陡坡,交通组成以小客车和大客车为主,并确定路面结构以半刚性基层为主,典型病害为温度型裂缝和水损坏。根据超薄罩面施工技术要点并结合路面调研结果提出藏区超薄罩面设计时应注意混合料的低温性能和水稳定性能,大温差条件下粘层材料的低温度敏感性和沥青混合料施工温度的可靠性。(2)通过文献调研,分析了我国SMA-10级配关键筛孔通过率的变化规律,并结合西藏路面病害诱因,进一步分析了关键筛孔通过率对低温性能和水稳定性能的影响,发现4.75mm和0.075mm关键筛孔的通过率可对混合料的低温破坏强度、弯拉应变产生影响,并提出适用于西藏寒区的关键筛孔通过率范围:当4.75mm筛孔的通过率为36.21%-45.26%,0.075mm筛孔的通过率为9.97%-10.90%时,沥青混合料表现出的低温性能和水稳定性能最优。最后选用目前常用的超薄罩面级配与优化后的SMA级配进行路用性能对比,结果表明经过级配优化的SBR-SMA沥青混合料低温性能和水稳定性能最优,更适合作为西藏普通沥青路面超薄罩面沥青混合料级配。(3)通过室内拉拔、剪切试验分析非乳化高性能粘层油和环氧乳化沥青的粘结性能,以拉拔、剪切强度,大温差跨度下粘结性能的稳定性和破乳速度为指标,确定最佳粘层材料为非乳化高性能粘层油,最佳用量为0.6kg/m。并对层间剪切形态进行分析,发现层间破坏分为四个阶段。运用能量守恒定律,结合西藏环境模拟层间粘结性能老化,研究不同外界因素对粘结性能的影响,研究表明,冻融循环对粘结性能的影响大于温差循环,原路面构造深度从0.45mm增加至1.88mm粘层强度先增加后减小,风沙污染可在施工期间对层间性能造成极大损害。(4)从沥青和混合料角度出发,为使超薄罩面在藏区低温环境下施工仍能保证良好的压实效果,基于布式粘度试验,混合料和易性试验和旋转压实试验对施工温度进行了研究。研究表明,利用粘温曲线,采用规范推荐的粘度范围确定改性沥青混合料施工温度偏高,而将和易性试验和旋转压实试验相结合确定出的施工温度较为准确,同时为了避免规范推荐粘度范围值确定施工温度所带来的误差,将沥青混合料和易性试验作为“桥梁”,参照基质沥青与沥青混合料施工温度间的粘度关系,建立了改性沥青与沥青混合料施工温度之间的粘度关系。

关键词：西藏普通公路超薄罩面沥青混合料层间粘结施工温度

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