【博士】沥青路面泡沫沥青再生基层的研究【2006】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2006年　　泡沫沥青的发泡过程是一个复杂的热力学过程，利用泡沫的膜弹性理论对沥青泡沫的衰减进行了理论解释，以此发现泡沫沥青衰减过程的影响因素。通过对国内6种常用沥青进行了发泡性能试验，并按照一定的评价原则对六种沥青的发泡特性进行了比较，确定了试验所用六种沥青的最佳发泡条件，即发泡温度在150度左右，用水量在1．5％左右，该条件的提出为拌制高质量的泡沫沥青混合料奠定了基础。　　采用膨胀率、半衰期和发泡指数等评价指标，对沥青的发泡特性进行评价。结果表明，不管是以膨胀率和半衰期还是以发泡指数为评价指标，沥青发泡特性与发泡温度(高于可发泡温度)无必然联系，这与国际上普遍认为发泡温度越高则发泡效果越好的结论不符。因此，仅根据发泡温度来判断发泡效果是不合理的。　　对6种泡沫沥青材料的物理力学性能进行研究，内容包括混合料的密度、空隙率、劈裂强度、水稳性、静态抗压强度和模量和动态抗压模量等。研究了级配、沥青用量、水泥用量和试验温度等因素对这些物理力学指标的影响规律。　　研究发现，泡沫沥青混合料强度水平低于热拌沥青混凝土典型的强度值，不适合作为高等级道路面层，但是作为基层或下面层材料，该强度水平能够满足我国现行<公路沥青路面设计规范》有关材料设计参数的要求。　　围绕级配和拌和、成型温度等因素为主要变量，研究其对泡沫沥青混合料最佳拌和用水量的影响，确定了不同条件下泡沫沥青混合料最佳拌和用水量的合理范围。　　探索了不同养护方法下泡沫沥青混合料力学特性的发展规律，给出了合适的养护方法建议，即不脱模养护l天，40度通风烘箱养护至少3天，25度水浴浸水1天。　　选择三种储存条件，对三种级配混合料的储存性能进行了试验研究。试验结果表明，泡沫沥青含量较高的混合料，其较好的粘结性而使泡沫沥青混合料性能储存稳定性较好；短期密封储存可以对混合料强度和刚度有略微贡献。但是对于含有水泥等活性填料的混合料，则恰恰相反，任何延迟成型时间均会造成强度和模量的不利影响。此外，级配偏细的泡沫沥青混合料，其性能具有相对较好的储存稳定性：泡沫沥青混合料可以进行不密封储存，比较干燥的泡沫沥青混合料，只要能够保证足够的重新拌和与压实用水，其力学性能仍能得以维持。　　选用两种试验级配，研究了混合料中细集料含量、混合料的制件密实度和活性填料等因素对泡沫沥青混合料干缩变形的影响。试验结果表明，细集料含量高会造成较大的干缩应变；混合料的制件密实度较低，一般也会造成较大的干缩应变；随着活性填料的增加，干缩应变成增大趋势；泡沫沥青混合料干缩应变随着失水率的增加而增加，但是在不同的失水率阶段，干缩应变增加幅度不同，存在一个转折临界点。　　对泡沫沥青混合料进行了疲劳试验。内容包括：沥青用量对泡沫沥青混合料疲劳性能的影响，发现选择合适的沥青用量可以获得较好的疲劳性能；水泥含量对疲劳性能的影响，发现泡沫沥青冷再生混合料与粗粒式热拌沥青混合料相同应力比条件下的疲劳性能已经基本相当，同时发现在2％的水泥用量之内，增加水泥用量不会明显影响合材料抗疲劳性能。　　依据本文有关泡沫沥青冷再生混合料有关物理力学性能的试验研究，提出了基于泡沫沥青水稳性的配合比设计方法，可作为实验室和工程应用中材料设计的指导依据。　　依据有关文献资料介绍了三种可用于泡沫沥青稳定路面的结构设计方法。　　这三种方法分别是：结构数法、力学分析法和界限应力比法。这三种方法应按照路面的结构承载能力要求增大的顺序依次选择使用。设计的可靠度要求越高，其设计方法也应越复杂。借鉴这些设计可以为日后开发适合我国国情的路面设计方法提供参考。同时本文还依据我国沥青路面设计方法，通过实例介绍了泡沫沥青冷再生路面的厚度设计方法。　　通过对近两年来泡沫沥青冷再生试验路施工的总结，详细介绍了泡沫沥青再生施工的工艺。依据上海海江路厂拌再生试验路和无锡锡宅路就地再生试验路，对混合料的压实特性、强度增长特性和施工的经济性进行了研究。　　

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