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半柔性路面材料的体积稳定性与抗裂性能研究

黄冲  
【摘要】: 半柔性路面材料是一种由沥青混凝土与水泥基灌浆材料复合组成的具有高抗车辙性、高耐磨性、高抗剪切、高水稳定性、行车舒适性等特点的新型路面材料,非常适用于路口转弯、加油站、停车场、公交车站、机场跑道等路段,具有十分广阔的应用前景。然而目前半柔性路面材料普遍存在开裂问题,影响其大规模的推广应用。因此,研究半柔性路面的体积稳定性与抗裂性能具有重要意义。 本文依托湖北省交通厅项目“湖北省武英高速公路高耐久多功能沥青面层结构与材料设计”,针对国内外半柔性路面材料中存在水泥基灌浆材料与沥青混合料的力学性能匹配性差、温感性差异大、表界面粘结性能差的技术问题,从高连通孔隙沥青混合料与水泥基灌浆材料进行了设计研究。 提出了高连通孔、高粘、高韧沥青混合料设计方法,采用高粘度改性沥青、玄武岩、石灰石矿粉,开发出了高连通空隙率、高水稳性、高抗车辙沥青混合料PFC-13:其矿料控制筛孔为4.75mm,其通过率为10-25%,混合料孔隙率在25-30%,连通空隙率达22-28%。 研究了沥青-水泥基灌浆材料界面增粘改性机理,利用橡胶粉、乳化沥青、聚羧酸高效减水剂开发出了可灌性能高、低收缩的聚合物改性水泥基灌浆料:流动度损失小于20%,离析率分小于2.5%,体积泌水率小于3%,28d干缩小于0.3%,弹性模量低于15324MPa,与沥青粘附性大于4级,能有效解决水泥胶浆易离析、流动度损失快、与沥青混合料弹性模量不匹配、粘结性能差的技术难题。 研究了沥青、集料、水泥基灌浆材料对半柔性路面材料体积稳定性、抗裂性能影响规律,制备出了高体积稳定性、高抗裂性的半柔性路面材料:热膨胀系数小于3.4×10-5/℃,抗压回弹模量为2933-3600Mpa,抗剪强度大于5.74Mpa,疲劳寿命大于12000次(应力比为0.4)。与国内外半柔性路面材料、SMA、AC等路面材料相比,采用本技术开发出的半柔性路面材料结构性能与功能性能优异,工程造价低,施工方便,能很好解决半柔性路面开裂的技术难题,能显著提高路面使用寿命,具有显著地经济效益与社会价值。


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