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基于抗剪强度的沥青混合料高温性能影响因素分析及改善措施研究

张慧鲜  
【摘要】: 沥青混合料是沥青路面的主要组成材料,沥青混合料高温性能的好坏直接关系着沥青路面的高温抗车辙能力。大量的调查和试验研究表明,沥青路面车辙是由于沥青混合料高温抗剪切强度不足引起的。目前就如何根据沥青混合料的抗剪强度参数提高其高温性能的问题还没有形成一致的看法,有观点认为应从沥青或沥青胶浆的高温性能出发提高沥青混合料的抗剪强度;也有观点认为应从集料或级配的性能出发提高沥青混合料的抗剪强度。从而导致在沥青混合料设计过程中没有形成合理统一的指导思想,如何提高沥青混合料的高温抗剪强度还处于无章可循的混乱状态。 针对沥青混合料高温抗剪强度方面存在的争议,本文以沥青路面车辙成因调查分析为基础,明确抗剪强度对沥青混合料高温性能的影响,选择简便易行的试验方法,分析沥青混合料强度参数的影响因素及其对沥青混合料高温性能的影响程度(贡献率)并以此为基础选择抗车辙剂作为解决沥青路面车辙病害的有效措施,研究抗车辙剂的改性机理及其对沥青混合料高温性能的影响,进而提出抗车辙剂的合理掺量; 本文在实际调研的基础上,分析沥青路面车辙成因及产生机理以及材料性质、矿料级配、胶浆及沥青混合料强度参数等因素对沥青混合料抗车辙性能的影响。结果表明车辙变形主要是由于沥青混合料的抗剪强度不足引起的剪切流动变形,沥青混合料的抗剪强度参数对沥青路面高温性能具有重要影响。 其次,根据国内外研究,采用间接拉伸试验与无侧限抗压试验方法确定沥青混合料的剪切强度参数—粘聚力C和摩擦角φ,并分析抗剪强度参数的影响因素。灰色关联度分析法分析剪切强度参数对沥青混合料高温性能的影响程度表明,粘聚力C对沥青混合料的高温性能的影响居于首位,但是摩擦角φ的影响作用也不能忽略。 抗车辙剂的加入有效提高了沥青混合料的强度,其中粘聚力C起着重要作用。综合经济效益探讨确定抗车辙剂的合理用量区间,通过抗车辙剂沥青路面的结构有限元分析,进一步说明抗车辙剂改性沥青混合料具有良好的高温抗车辙能力。 在河北省唐山市迁曹公路铺筑了抗车辙剂试验路,仅仅需要提高集料干拌温度至180℃,延长拌和时间5~10s,并采用与改性沥青相同的施工工艺即可保证抗车辙剂改性沥青路面的施工质量,为今后高温重载条件下抗车辙剂改性沥青混合料的应用提供了可借鉴的宝贵经验。


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