【博士】瀝青路面泡沫瀝青再生基層的研究【2006】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2006年　　泡沫瀝青的發(fā)泡過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的熱力學(xué)過(guò)程，利用泡沫的膜彈性理論對(duì)瀝青泡沫的衰減進(jìn)行了理論解釋?zhuān)源税l(fā)現(xiàn)泡沫瀝青衰減過(guò)程的影響因素。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)6種常用瀝青進(jìn)行了發(fā)泡性能試驗(yàn)，并按照一定的評(píng)價(jià)原則對(duì)六種瀝青的發(fā)泡特性進(jìn)行了比較，確定了試驗(yàn)所用六種瀝青的最佳發(fā)泡條件，即發(fā)泡溫度在150度左右，用水量在1．5％左右，該條件的提出為拌制高質(zhì)量的泡沫瀝青混合料奠定了基礎(chǔ)。　　采用膨脹率、半衰期和發(fā)泡指數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)瀝青的發(fā)泡特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，不管是以膨脹率和半衰期還是以發(fā)泡指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，瀝青發(fā)泡特性與發(fā)泡溫度(高于可發(fā)泡溫度)無(wú)必然聯(lián)系，這與國(guó)際上普遍認(rèn)為發(fā)泡溫度越高則發(fā)泡效果越好的結(jié)論不符。因此，僅根據(jù)發(fā)泡溫度來(lái)判斷發(fā)泡效果是不合理的。　　對(duì)6種泡沫瀝青材料的物理力學(xué)性能進(jìn)行研究，內(nèi)容包括混合料的密度、空隙率、劈裂強(qiáng)度、水穩(wěn)性、靜態(tài)抗壓強(qiáng)度和模量和動(dòng)態(tài)抗壓模量等。研究了級(jí)配、瀝青用量、水泥用量和試驗(yàn)溫度等因素對(duì)這些物理力學(xué)指標(biāo)的影響規(guī)律?！　⊙芯堪l(fā)現(xiàn)，泡沫瀝青混合料強(qiáng)度水平低于熱拌瀝青混凝土典型的強(qiáng)度值，不適合作為高等級(jí)道路面層，但是作為基層或下面層材料，該強(qiáng)度水平能夠滿足我國(guó)現(xiàn)行<公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)材料設(shè)計(jì)參數(shù)的要求?！　@級(jí)配和拌和、成型溫度等因素為主要變量，研究其對(duì)泡沫瀝青混合料最佳拌和用水量的影響，確定了不同條件下泡沫瀝青混合料最佳拌和用水量的合理范圍。　　探索了不同養(yǎng)護(hù)方法下泡沫瀝青混合料力學(xué)特性的發(fā)展規(guī)律，給出了合適的養(yǎng)護(hù)方法建議，即不脫模養(yǎng)護(hù)l天，40度通風(fēng)烘箱養(yǎng)護(hù)至少3天，25度水浴浸水1天?！　∵x擇三種儲(chǔ)存條件，對(duì)三種級(jí)配混合料的儲(chǔ)存性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，泡沫瀝青含量較高的混合料，其較好的粘結(jié)性而使泡沫瀝青混合料性能儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好；短期密封儲(chǔ)存可以對(duì)混合料強(qiáng)度和剛度有略微貢獻(xiàn)。但是對(duì)于含有水泥等活性填料的混合料，則恰恰相反，任何延遲成型時(shí)間均會(huì)造成強(qiáng)度和模量的不利影響。此外，級(jí)配偏細(xì)的泡沫瀝青混合料，其性能具有相對(duì)較好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性：泡沫瀝青混合料可以進(jìn)行不密封儲(chǔ)存，比較干燥的泡沫瀝青混合料，只要能夠保證足夠的重新拌和與壓實(shí)用水，其力學(xué)性能仍能得以維持?！　∵x用兩種試驗(yàn)級(jí)配，研究了混合料中細(xì)集料含量、混合料的制件密實(shí)度和活性填料等因素對(duì)泡沫瀝青混合料干縮變形的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)集料含量高會(huì)造成較大的干縮應(yīng)變；混合料的制件密實(shí)度較低，一般也會(huì)造成較大的干縮應(yīng)變；隨著活性填料的增加，干縮應(yīng)變成增大趨勢(shì)；泡沫瀝青混合料干縮應(yīng)變隨著失水率的增加而增加，但是在不同的失水率階段，干縮應(yīng)變?cè)黾臃炔煌?，存在一個(gè)轉(zhuǎn)折臨界點(diǎn)?！　?duì)泡沫瀝青混合料進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)。內(nèi)容包括：瀝青用量對(duì)泡沫瀝青混合料疲勞性能的影響，發(fā)現(xiàn)選擇合適的瀝青用量可以獲得較好的疲勞性能；水泥含量對(duì)疲勞性能的影響，發(fā)現(xiàn)泡沫瀝青冷再生混合料與粗粒式熱拌瀝青混合料相同應(yīng)力比條件下的疲勞性能已經(jīng)基本相當(dāng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在2％的水泥用量之內(nèi)，增加水泥用量不會(huì)明顯影響合材料抗疲勞性能?！　∫罁?jù)本文有關(guān)泡沫瀝青冷再生混合料有關(guān)物理力學(xué)性能的試驗(yàn)研究，提出了基于泡沫瀝青水穩(wěn)性的配合比設(shè)計(jì)方法，可作為實(shí)驗(yàn)室和工程應(yīng)用中材料設(shè)計(jì)的指導(dǎo)依據(jù)。　　依據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹了三種可用于泡沫瀝青穩(wěn)定路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。　　這三種方法分別是：結(jié)構(gòu)數(shù)法、力學(xué)分析法和界限應(yīng)力比法。這三種方法應(yīng)按照路面的結(jié)構(gòu)承載能力要求增大的順序依次選擇使用。設(shè)計(jì)的可靠度要求越高，其設(shè)計(jì)方法也應(yīng)越復(fù)雜。借鑒這些設(shè)計(jì)可以為日后開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的路面設(shè)計(jì)方法提供參考。同時(shí)本文還依據(jù)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法，通過(guò)實(shí)例介紹了泡沫瀝青冷再生路面的厚度設(shè)計(jì)方法?！　⊥ㄟ^(guò)對(duì)近兩年來(lái)泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)路施工的總結(jié)，詳細(xì)介紹了泡沫瀝青再生施工的工藝。依據(jù)上海海江路廠拌再生試驗(yàn)路和無(wú)錫錫宅路就地再生試驗(yàn)路，對(duì)混合料的壓實(shí)特性、強(qiáng)度增長(zhǎng)特性和施工的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了研究?！　?

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