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原文传递基于改性乳化沥青的超薄碎石磨耗层(TFC)抗松散性能研究

论文题名：	基于改性乳化沥青的超薄碎石磨耗层(TFC)抗松散性能研究
关键词：	路面抗滑性;超薄碎石磨耗层;单石厚度;抗松散性能;乳化沥青
摘要：	路面抗滑性不足是影响车辆行驶安全性的最严重的病害之一，本文提出了一种新型抗滑改善措施：超薄碎石磨耗层技术（Thin Friction Course，简称TFC），TFC采用单一粒径3-5mm玄武岩集料，以乳化沥青为粘结料，加入水泥作为填料，经拌合并摊铺碾压而形成的单石厚度的薄层。　　本文以TFC的抗松散性能研究为主线，首先分析了养生条件、乳化沥青种类及水泥用量等对TFC强度形成规律的影响，确定了室内的养生方案。随后，利用不同浸水时间及冻融循环周期的湿轮磨耗试验，研究了TFC各设计参数，包括乳化沥青、SBR胶乳及水泥用量等，对TFC早期、水损害及冻融抗松散性能的影响。鉴于沥青与集料间的作用力，主要包括粘附力及内聚力，因此本文借助沥青粘结力（BBS）试验，进一步研究了粘附力及破坏形式随浸水时间及冻融周期的变化情况，并分析了SBR及水泥用量对粘附性能的影响；此外，借助沥青的应变扫描试验，研究了SBR及水泥用量对其内聚性能的影响。随后，利用相关性分析，研究了粘附性能及内聚性能与TFC抗松散性能的相关性。最后，利用层间拉拔及直剪试验，分析了TFC设计参数、粘层油用量及环境条件等对TFC层间粘结性能的影响。最终，基于实体工程，研究了TFC的实际性能表现。　　研究结果表明，养生时间及温度对TFC的强度形成速度影响最明显，本文以60℃养生24h作为室内成型TFC的养生方案；对于TFC的抗松散性能，乳化沥青用量是对其影响最为显著的因素，乳化沥青用量的增加，能够降低浸水及冻融条件下TFC的剥落率，当乳化沥青用量为14%时，TFC抗松散性能趋于稳定。水泥用量的增大，会持续改善TFC在浸水条件下的抗松散性能，且无明显的屈服现象；而在冻融循环初期，水泥能够降低TFC在冻融条件下的剥落率，但会使TFC的冻融敏感性升高，当冻融循环达到5次之后，水泥用量对剥落率的影响便基本消除。SBR胶乳用量的增加，使TFC剥落率整体呈下降趋势，但改善程度次于乳化沥青及水泥用量的改善作用。　　对于沥青-集料的粘附性能，SBR胶乳用量的增加，能够降低BBS拉拔试件在浸水、冻融条件下的敏感性，但当SBR用量为9%时，会导致沥青-集料间拉拔力呈现小幅度降低；而水泥的增加，会导致拉拔力随浸水时间的延长呈现增大趋势，因此，BBS试件或许不适合评价沥青-水泥胶浆与集料的粘附特性。此外，对于沥青或沥青胶浆内部的内聚性能，SBR及水泥均能够提高其硬度，同时SBR能够改善沥青的变形能力，但水泥会降低胶浆的变形能力。　　根据相关性分析结果，TFC水损害松散与沥青内聚性能中的最大剪应力相关性最好，为0.88，与粘附性能指标相关性一般；而TFC抗冻融松散性能与粘附性能及内聚性能的相关性均较差，均小于0.6。说明浸水条件下，TFC的剥落主要是内聚破坏。　　此外，粘层油用量的增加，能够显著提高TFC与下承层的层间拉拔力及抗剪强度，当每平米粘层油用量为0.6-0.8kg时，层间粘结性能均达到较高水平；而TFC油石比、水泥用量及SBR胶乳用量对层间粘结性能的影响并不显著。　　本文首先研究了TFC混合料的抗松散性能，基于此，进一步分析了沥青-集料界面粘附性能及沥青内聚性能，确定了粘附性能及内聚性能指标对TFC的抗剥落性能的影响，明确了TFC的剥落病害的破坏类型及机理。
作者：	韩亚进
专业：	道路与铁道工程
导师：	倪富健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文