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原文传递用于固化道床的橡胶颗粒沥青混合料性能研究

论文题名：	用于固化道床的橡胶颗粒沥青混合料性能研究
关键词：	高速铁路;弹性固化道床;沥青混合料;橡胶颗粒;长期稳定性
摘要：	弹性固化道床作为一种新型轨道结构形式，可以很好地规避铁路有砟轨道和无砟轨道的固有局限性，因此正逐步得到推广应用。但以聚氨酯为代表的弹性固化道床也存在着施工复杂、成本高昂等问题。随着我国铁路运输网的进一步完善，为弹性固化道床提供更多优良的材料选择就具有重要的研究意义。本研究以公路沥青混合料工程经验为基础，以铁路固化道床材料性能需求为标准，首次提出了橡胶颗粒沥青混合料应用于铁路固化道床的可行性，最终为高速铁路橡胶颗粒沥青混合料固化道床建设提供相应技术支持。　　首先，采用沥青混合料马歇尔试验方法确定了等体积替换0%、3%、6%集料的橡胶颗粒沥青混合料最佳油石比及拌和工艺，并确定了橡胶颗粒沥青混合料的最佳养生时间。通过室内单轴压缩试验、复合试件界面剪切试验等方法，对重复荷载作用下橡胶颗粒沥青混合料力学性能进行研究。试验结果表明，重复荷载作用后橡胶颗粒沥青混合料静态模量为170~320MPa，且变化率最高为22%；混合料残余累积变形也均小于弹性道床的规范要求；复合试件界面剪切试验结果表明，服役温度下界面抗剪强度均满足铁路道床横向阻力的要求。　　其次，采用动态蠕变试验对橡胶颗粒沥青混合料固化道床长期稳定性进行评价。结果表明，3%橡胶颗粒掺量混合料不易发生永久变形的迅速累积；基于蠕变柔量主曲线水平移位因子可以对不同温度条件下混合料的蠕变行为进行等效换算，为橡胶颗粒沥青混合料固化道床长期累积变形提供了预测方法基础；橡胶颗粒沥青混合料荷载作用后的虚应变可以更好地描述混合料的弹性响应及永久变形行为；根据虚应变得到的重复荷载作用下橡胶颗粒沥青混合料耗散虚应变能也与其抗永久变形能力具有良好的相关性。　　最后，在橡胶颗粒沥青混合料力学性能、长期稳定性满足弹性道床要求的基础上，基于半圆弯拉试验（SCB）对环境因素作用前后橡胶颗粒沥青混合料抗裂性能进行了探究。结果表明，随橡胶颗粒掺量及冻融循环和老化作用的增加，橡胶颗粒沥青混合料断裂强度、临界断裂能下降，但随橡胶颗粒掺量提高，混合料断裂能提高；断裂能、非线性区损伤曲线的结果表明，老化作用对橡胶颗粒沥青混合料抗裂性的影响要大于冻融循环作用，且3%橡胶颗粒掺量有助于混合料抗裂性能的保持；基于数字图像技术（DIC）的SCB试验结果表明，裂缝尖端水平应变时程曲线的拐点及突变点可以作为裂缝产生与扩展不同阶段的起始点；裂缝扩展时间比指标表明，在经历环境因素作用前后橡胶颗粒的加入均使混合料裂缝扩展速度减慢、扩展时间延长；从宏观裂缝形成时刻的应变场分布可以看出环境因素作用前后混合料裂缝扩展路径与应变带分散形式的变化，从细观应变场分布的角度验证了宏观试验的结论。
作者：	王添令
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	杨军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021