【博士】改性沥青路面材料与结构性能的研究【2005】

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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： 2005年　　近年来高速公路沥青路面的建设迅速发展，随着交通量的剧增以及轮胎气压和轴载的成倍增加，沥青路面面临更加严重的考验。调查发现，凡是公路交通组成以重载车辆为主的路段，均在通车不到三年时间内，不同程度地发生开裂和车辙等病害，为此普遍认为原有的设计和施工控制技术已经难以适应当前交通发展的需要，这就对路面所用材料、沥青混合料组成、结构组合设计和现场质量控制技术提出了更高的要求。因此从路面整体结构的研究角度出发，对比分析各类沥青路面结构和材料性能，以便找出适合当前交通发展要求的新型沥青路面结构，并为以后的进一步研究和长期观测提供试验平台已成为当务之急。　　经过近两年的室内试验研究和前期的设计准备，在山西大运高速公路大新段、候运段和新原段分别铺设了试验路和生产推广路段，试验路段囊括了国内外高等级公路上常见且认为是合理的路面结构及多种材料类型，且对重要施工的工艺参数进行室内模拟和现场实测，同时根据生产实际需要，成功研制出液态SBS新产品，拓展了复合改性剂的使用范围，并为复合改性技术的广泛应用奠定了基础。通过这一系列工作，为山西省全面建立路面设计系统提供了可供借鉴的依据。　　本文第一章简要回顾了沥青路面产生、演变及发展的历程，着重在面层材料变性、沥青混合料组成设计变革以及结构组合设计方面的进展过程作了阐述。对目前存在的问题针对性地提出本文要从事的工作和研究的主要内容。第二章根据实际生产需要开发研究了固态改性剂转换为液态改性剂的机理和工艺以及在现场应用的关键技术问题。同时，就同一形态的橡弹共混物改性即复合改性的问题作了深入研究。实践表明，复合改性沥青面层材料是兼顾特殊气候即出现极端高低温地区的最佳选择途径。第三章针对国内外不同基质沥青、石料与各种改性剂，研究其相互作用的原理，并通过传统的试验评价方法和SHRP试验对其性能进行了分析对比，为优选适宜的外加剂类型或复合类型探索其内在变化的规律性。第四章系统地对六种不同的混合料进行力学特性分析和试验路观测比较的基础上，还通过常规试验和SHRP试验研究了它们的低温劲度特性、高低温稳定性、抗老化和疲劳性能。第五章对七种基层结构类型在充分进行室内设计与试验的前提下，研究了基层厚度、强度和刚度的变化规律以及对整体结构性的影响，并对跟踪观测它们的实际使用状况的数据作了深入分析。第六章通过室内试验和野外跟踪测试，研究了不同面层结构厚度受外界荷载应力和温度应力作用的变化规律以及对路面整体结构性能的影响。第七章应用模拟实验探索了摊铺后混合料热量散失机理，找出了气温、风速、下承层以及摊铺厚度等因素对混合料的影响规律，现场还就几种类型的降温曲线进行验证，得出了最佳的碾压成型工艺和对应的温度控制标准。　　改性沥青路面结构与材料性能的研究是一个庞大的系统工程，本文仅就一些遇到的关键性技术问题进行了探讨，而且偏重于以室内和野外的试验结果为主要依据。这一工作还需要今后多年的跟踪观测和分析，其最终结论将为山西省地方规范的制订奠定基础。　　

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