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原文传递道路冷铺薄层罩面材料设计与性能研究

论文题名：	道路冷铺薄层罩面材料设计与性能研究
关键词：	道路冷铺;薄层罩面;乳化沥青混合料;预防性养护;路用性能;配合比设计
摘要：	随着我国公路交通量的快速增长以及在气候因素作用下,沥青路面很容易出现各种早期病害现象,影响了沥青路面的服务水平,研究经济合理的预防性养护技术已成为我国公路工程研究领域中迫切需要解决的重要课题。乳化沥青技术具有工艺快捷、能源消耗少、有害物质排放量小的特点,可以满足绿色高效的公路预防性养护技术需求。本文系统研究了水性环氧树脂改性乳化沥青的路用性能,研究分析了引入功能材料的微表处混合料的性能规律和设计方法,研究了微表处混合料抗剪性能和层间粘结性能,并提出相应的有利措施,对罩面乳化沥青混合料的级配进行了优化,完善了乳化沥青混合料的配合比设计方法。取得了一些研究成果: 　　基于水性环氧树脂的固化机理和反应特征,确定了水性环氧树脂的品种类型。研究了水性环氧树脂掺量对乳化沥青稳定性影响规律和水性环氧树脂改性乳化沥青粘度增长特征,推荐了水性环氧树脂的合理掺量和使用适用期。通过析因实验方差分析法研究了水性环氧树脂与SBR胶乳之间的配伍性。　　对比分析不同水性环氧树脂掺量的改性乳化沥青各项性能指标,发现水性环氧树脂对提高乳化沥青的高温稳定性和粘结性效果显著。利用图像分析软件对水性环氧树脂改性乳化沥青的粘附性进行了定量化研究。研究了水性环氧树脂对乳化沥青蒸发残留物的60℃动力粘度影响规律,通过接触角法研究分析了水性环氧树脂对乳化沥青蒸发残留物自由能的影响作用,结合分析水性环氧树脂对乳化沥青蒸发残留物本体性质和界面性能的影响作用,揭示了水性环氧树脂改性乳化沥青的综合作用本质。　　研究使用磷酸作为沥青乳液pH值调节剂,实验结果表明,磷酸调酸方式改善了微表处混合料的粘聚力,有效提高了微表处混合料的成型速度和强度,并且可以提高微表处混合料的抗磨耗能力、抗水损害性能和抗车辙能力。　　研究了水性环氧树脂对微表处混合料路用性能的影响,并对其内在因素进行了分析;设计了粘聚力增长测试方法,考察了水性环氧树脂改性微表处混合料的粘聚力发展趋势特征;设计了冻融湿轮磨耗实验,考察了水性环氧树脂对微表处混合料耐久性的提升作用;通过飞散试验发现,水性环氧树脂的加入能够有效提高微表处混合料的抗松散能力。通过室内试验分析发现水性环氧树脂改性微表处的抗紫外老化能力较为不足,为此开发了Gd2O3纳米抗紫外剂,并确定了Gd2O3抗紫外剂在水性环氧树脂改性微表处混合料中的最佳掺量。　　通过宏观分散性试验研究了玻璃纤维在微表处混合料中的分散性;研究分析了玻纤对微表处混合料路用性能的影响规律,发现利用水性环氧树脂的增粘和偶联作用可有效提高玻纤改性微表处混合料的水稳定性;通过低温弯曲应变能密度评价微表处混合料的低温抗裂性能,并研究提出了微表处低温性能的改善方法。　　为提高微表处罩面的耐磨耗性和缓解优质微表处集料的需求紧张,以钢渣作为粗集料对微表处混合料进行改性,通过室内试验研究分析了钢渣对微表处混合料配合比和性能的影响作用,提出了相应的技术措施。本文对改性微表处混合料的性能规律和技术特征进行了归纳总结,提出了改性微表处的适用地区。　　研究了油石比、玻纤掺量、水性环氧树脂用量和配比等因素对微表处混合料抗剪性能的影响,提出了基于剪切强度的微表处配合比设计方法,该方法不但将较为宽泛的油石比范围明确为最佳沥青用量,又在材料设计中兼顾了微表处的抗剪性能。通过降维法对水性环氧树脂改性微表处混合料进行了试验设计研究,可实现同时对水性环氧树脂改性剂的用量和组分比例进行优选。　　针对微表处的层间破坏现象,通过拉拔强度指标分析了微表处层间粘结性能的影响规律,从提高微表处罩面层间粘结性能的角度入手,考察了不同粘结材料对提高层间粘结性能的作用。　　对水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的性能进行了研究;根据乳化沥青混合料特性和罩面性能要求,通过均匀设计法对罩面乳化沥青混合料的级配进行了优化;完善了乳化沥青混合料的配合比设计方法,将浸水马歇尔稳定度试验引入到乳化沥青混合料最佳油石比的确定过程中,从而将对乳化沥青混合料水稳定性不足的考虑体现在配合比设计程序中。
作者：	张庆
专业：	道路材料科学与工程
导师：	郝培文
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文