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纤维改性排水性沥青混合料组成设计与性能研究

刘刚  
【摘要】:排水性沥青路面是一种骨架嵌挤多孔结构的开级配沥青路面,具有排水、降噪、提高路面抗滑等功能。本文在借鉴国外排水性沥青混合料材料组成设计方法的基础上,提出了更为简单、快捷的掺纤维排水性沥青混合料设计方法。该方法采用旋转压实仪成型试件,通过计算法确定初试沥青用量,以石-石接触和一定条件下的空隙率作为设计级配选取的根本依据,在最佳沥青用量的确定中,以沥青析漏损失和空隙率作为主要的控制指标,在设计空隙率的基础上,通过使用纤维增大沥青用量,以保证沥青混合料兼备功能性和耐久性。 在路用性能评价中,阐述了排水性沥青路面的排水机理,通过试验和理论计算得出,当沥青混合料内连续空隙率在8%~15%的范围时,路表排水能力相当于小到中雨的降雨量;在最大公称粒径相同但级配类型不同的沥青混合料中,排水性沥青混合料具有最好的抗滑性能;受冰胀和冻融作用的影响,排水性沥青混合料的车辙深度明显增加,动稳定度略有下降。 在力学特性研究中,通过改变试验温度和加载条件,对比和分析了开级配排水性沥青混合料PA-13和传统密级配沥青混合料AC-13的抗拉强度,得出了两者的脆化点。基于Mohr-Coulomb理论,采用无侧限抗压和间接抗拉强度对混合料的内聚力和内摩擦角进行计算。作为一种功能型混合料,开级配沥青混合料表现出的力学性能要劣于传统密级配沥青混合料,且在不同破坏条件下,混合料内部破坏界面也存在差异。 最后,对比了不同纤维品种对排水性沥青混合料性能的影响。采用动态剪切流变仪测定了掺纤维沥青胶浆的高温流变特性,结合车辙试验结果评价了此特性对该混合料高温性能的影响。并运用扫描电子显微分析和X射线计算机断层图像分析对纤维微观形貌和混合料骨架进行观测。研究表明:在排水性沥青混合料中,纤维主要起稳定沥青,增加沥青膜厚的作用,而对混合料增强作用不显著。相对聚酯纤维而言,木质素纤维更适用于排水性沥青混合料。


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