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原文传递特长公路隧道单层温拌阻燃沥青路面铺装技术研究

论文题名：	特长公路隧道单层温拌阻燃沥青路面铺装技术研究
关键词：	公路隧道;路面铺装;防水粘结材料;温拌阻燃沥青混凝土
摘要：	目前我国公路隧道路面结构以复合式路面为主，即水泥混凝土基层上加铺双层沥青混凝土的铺装结构。双层沥青混凝土铺装结构存在着建设成本高、施工难度大、隧道净空相对较小等弊端。针对这些问题，本文提出了特长公路隧道采用单层沥青混凝土铺装结构的构想。本文首先通过有限元软件ABAQUS仿真分析，提出隧道单层铺装结构沥青层厚度和层间防水粘结材料的关键技术指标，继而研制了一种满足指标要求的高强高渗透溶剂型防水粘结材料。结合课题组前期关于温拌阻燃沥青混凝土的科研成果，进一步优化了温拌阻燃沥青混凝土的路用性能，系统测试了该铺装结构的综合性能，最后通过依托工程的具体实施，分析了单层铺装结构的经济效益与环境效益。本文的主要研究内容与结论如下：　　（1）通过有限元软件ABAQUS建立了隧道单层铺装结构三维模型，在移动荷载下分析了轴载、水平力、面层模量、车速及隧道纵坡对层间最大剪应力和最大竖向拉应力的影响，确定了单层沥青混凝土铺装的合理厚度，提出单层铺装结构防水粘结材料的技术指标。结果表明，单层铺装结构层间最大剪应力受轴载、水平力系数、车速、隧道纵坡坡度的影响显著，面层模量对其影响不大；层间最大竖向拉应力受轴载、面层模量、车速的影响显著，隧道纵坡和水平力系数对其影响不大。确定单层铺装结构AC层厚度为5cm，防水粘结材料的技术指标需满足层间抗剪强度?min≥0.747MPa，拉拔强度?min≥0.236MPa；　　（2）基于相似相溶原理，制备了一种高强高渗透溶剂型防水粘结材料FJH-1，系统研究了其路用性能。结果表明，FJH-1耐热性、低温柔性及防水性优良，且与水泥混凝土的粘附性能突出，25℃下粘结强度高达1.212MPa，常温25℃粘度仅为乳化沥青类防水材料粘度的60%左右，对水泥混凝土基层的微孔具有优良的渗透性能；　　（3）采用Rediset?LQ1102温拌剂、课题组自制的经表面改性阻燃抑烟剂MZ-Ti，制备了MZ-Ti温拌阻燃沥青，系统研究了该沥青胶结料的路用性能。结果表明，MZ-Ti温拌阻燃沥青不仅降温效果较好，阻燃和抑烟性能优良，而且相应温拌阻燃AC-13的高温稳定性、水稳性能优良，推荐单层铺装结构面层材料采用温拌阻燃AC-13；　　（4）以隧道常用防水粘结材料SBS改性沥青和乳化沥青为参比，通过对比试验，研究了单层铺装结构的路用性能，论证了特长公路隧道单层沥青混凝土铺装的可行性和技术优势。结果表明，采用铣刨的界面处理方式可以显著提高单层沥青混凝土铺装结构的层间抗剪强度和拉拔强度；FJH-1不仅具有优良的高温稳定性和抗冻融能力，而且还具有优良的抗碎石刺破性能和抗施工损伤性能。在最佳用量（0.63kg/m2）下，单层铺装组合结构25℃时层间抗剪强度达到1.218MPa，拉拔强度达到0.937MPa，远远高于有限元计算结果，满足隧道单层铺装结构防水粘结材料的技术要求。　　（5）依托实体工程，对比分析了隧道单层铺装结构与常用双层铺装结构的经济效益与环境效益。结果表明，相对于传统的双层沥青混凝土铺装结构，本文提出的特长公路隧道单层铺装结构造价可降低43.3%，温拌阻燃AC-13可减少CO2、NOx及SO2气体排放量11.9%，具有显著的经济效益和环境效益。
作者：	兰滔
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	陈辉强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022