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原文传递排水沥青路面预防性养护技术研究

论文题名：	排水沥青路面预防性养护技术研究
关键词：	排水沥青路面;预防性养护;结构破坏;使用寿命;路用性能
摘要：	排水沥青路面是世界公认的高安全性沥青路面类型，具有抗滑性能高、噪声低、行车舒适等突出优点，可减少雨天事故率的50％以上，降低噪音3-8分贝。但是，由于其大空隙、开级配的特征，飞散及飞散引发的坑槽是排水沥青路面最容易出现的结构性破坏形式。这种病害的出现会严重影响路面的使用寿命、行车舒适度和安全性。为了防止排水沥青路面结构性病害的发生，本文研究了排水沥青路面的预防性养护技术。排水沥青路面的预防性养护主要针对已建的排水沥青路面进行预防性处理，延缓道路发生破坏的时间，延长道路的使用寿命，并保持或提高路面抗滑、排水、防眩、降噪要求的路用性能，但不增加结构承载力。　　首先，分析了排水沥青路面的主要病害类型，影响功能性发挥的主要病害为空隙堵塞，而结构性病害主要体现为飞散掉粒。研究表明排水沥青路面飞散病害的主要形成机理为高黏度改性沥青老化导致沥青胶浆自身的内聚破坏以及沥青胶浆与集料的黏附失效引起集料脱落。基于胎路实际作用原理，开发了平板飞散设备;提出了排水沥青路面基于构造深度的飞散病害的评价方法;采用“级配-基球-预压”的离散元成型方法建立有效控制排水沥青路面级配组成的离散元结构模型，模拟分析排水沥青路面飞散病害发生的规律。　　其次，根据排水沥青路面飞散发生的机理，提出针对飞散病害的排水沥青路面预防性养护技术所需要的预防性养护材料的性能要求。研发了三种不同类型（还原型、黏结增强型、聚合反应型）的预防性养护材料(RJ、CEM、GL1)，并和常用的养护材料乳化沥青(EA)进行对比研究分析。采用表观黏度、黏聚力以及材料与石料的黏附性指标来表征预防性养护材料本身的性能。　　采用PAV长期老化的方法进行室内人工老化高黏沥青，通过一定的调制工艺分别将四种预防性养护材料按照不同的用量(5％、10％、15％)添加至老化高黏沥青中得到新生沥青，并进一步分析新生沥青的基本性能指标;通过凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶红外光谱以及荧光显微镜对新生沥青的微观结构的分析，探讨各预防性养护材料的养护还原机理;采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)分别分析了每种预防性养护材料对老化沥青流变性能的改变，主要进行如下性能分析:温度敏感性(DSR温度扫描)、高温蠕变性能（多应力蠕变恢复）、动态剪切模量（频率扫描）、疲劳性能（线性振幅扫描）、低温抗裂性能(BBR低温弯曲)。对预防性养护材料处理后的排水沥青混合料进行抗飞散性能、渗水性能、抗滑性能以及抗老化性能的分析，并通过工业CT扫描技术研究预防性养护材料对路面内部结构的影响以及材料的分布。　　通过对预防性养护材料性能的研究表明:三种类型材料均降低了高黏沥青老化导致的羰基含量变化，并增加了老化后高黏沥青中芳香基的含量，对排水沥青路面的抗飞散性能均有不同程度的提高和改善。其中，还原型材料RJ在低用量（质量分数5％）时在老化沥青中有很好的分散性，明显提高老化沥青的流变性能，而且RJ材料本身的流动性好，其在沥青混合料中分布相对比较均匀，对混合料内部空隙结构影响小，通过分析建议RJ材料用量不大于10％;聚合反应型材料GL1自身具有较强的黏度和黏聚力，并与石料有很好的黏附作用，同时其还改变了老化沥青的亚砜基含量，明显降低了老化沥青的分子量，而且其流动性相对较好，渗入路面深度达70％以上，且对排水沥青混合料渗水性能影响较小，影响率不大于5％;黏结增强型材料CEM还改善了老化沥青的低温抗裂性能，对原路面的摆值等量差值不小于-2.03，抗滑性能影响最小。　　最后，研究分析了排水沥青路面预防性养护技术的关键工艺，包括:研究了不同类型预防性养护材料的最佳用量以及开放交通时间;分析了材料的三种应用方式的应用效果、应用机理及适用范围;对比了不同类型的材料应用前的清空方法;提出了预防性养护实施过程的特殊部位保护措施。并对本文研究的排水沥青路面预防性养护技术进行工程应用以及效果评价、长期性能评估，分析预防性养护材料对路用性能的变化影响。预防性养护材料能够很好的改善路面抗飞散性能以及低温抗裂性能;在应用初期（3个月）对路面的抗滑性能和渗水性能有一定的影响，随着应用时间的推移，影响会逐渐减弱;同时，排水沥青路面的在经过预防性养护后，延缓飞散发生的时机和飞散等级变化趋势，延长排水沥青路面使用寿命。
作者：	许斌
专业：	市政工程
导师：	陈静云;曹东伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文