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原文传递隧道内高亮度铺装层材料组成设计及路用性能研究

论文题名：	隧道内高亮度铺装层材料组成设计及路用性能研究
关键词：	隧道路面;浅色环氧沥青胶结料;钛白粉;高亮度铺装层;路用性能;施工工艺
摘要：	提高隧道内路面的亮度，以提升隧道内行车安全性，有助于我国山区高速公路建设的更好发展。传统隧道铺装层中，水泥混凝土路面亮度较高，但是平整度和行车舒适性较差，路面抗滑性能衰减较快。普通的沥青路面亮度较低，掺加废玻璃或荧光粉的发光沥青路面存在黏附性和抗滑性能较差的问题。为此，本文从胶结料和混合料材料组成出发，研究制备一种用于隧道内的高亮度铺装层。　　通过将环烷油、C9石油树脂、EVA和SBS按照一定比例共混，开发制备一种浅色沥青，其用于混合料的拌合温度为170℃。为了解决在高温拌合过程中产生较大烟气的问题，选择掺入环氧树脂以实现温拌的目的，并通过布氏黏度试验和室内拌合试验，确定浅色环氧沥青适宜拌合温度为120℃~130℃。采用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪研究两种胶结料的流变性能，结果表明浅色沥青和浅色环氧沥青的沥青等级分别为PG76和PG64；浅色沥青的蠕变劲度和蠕变速率满足-6℃的低温技术规范要求，浅色环氧沥青的蠕变劲度和蠕变速率满足-12℃的低温技术规范要求。　　为进一步提高混合料的亮度，研究采用钛白粉替代矿粉（占矿粉质量的30%、50%和70%）掺入混合料，通过热拌（170℃）和温拌（120℃和130℃）方式制备AC-13高亮度铺装层。采用高温车辙、低温弯曲、冻融劈裂、浸水马歇尔和加速磨耗试验，研究三种拌合温度高亮度铺装层的路用性能，结果表明掺入环氧树脂和DDS固化剂之后，浅色沥青混合料的高温性能和水稳定性明显提高，浅色环氧沥青混合料拌合温度越高，高温和水稳定性能越好。钛白粉掺量越低，浅色沥青混合料和浅色环氧沥青混合料的路用性能越好。采用原子力显微镜和扫描电子显微镜观察胶结料和沥青胶浆的微观形貌，结果表明环氧固化的片状产物有利于改善浅色环氧沥青的高温性能，温度越高改善浅色环氧沥青高温性能就越明显，钛白粉掺量增加容易出现团聚现象，不利于沥青胶浆形成紧密的结构。　　采用逆反射系数、反射比、成像技术和DIALux仿真试验测量高亮度铺装层的亮度指标，结果表明钛白粉掺量为70%时，高亮度铺装层的亮度指标与水泥混凝土铺装层相近，掺量为50%时达到水泥混凝土铺装层的80%左右，掺量为30%时达到65%左右；高亮度铺装层的亮度指标相对于沥青混凝土铺装层提高200%~290%。综合路用性能和亮度指标结果，推荐拌合温度为130℃和钛白粉掺量为50%的高亮度铺装层。　　分析高亮度铺装层在施工和使用过程中出现的问题，并给出相应的解决办法。对拌合楼的设备进行适当改造，以达到制备浅色环氧沥青和高亮度铺装层的要求。采用除胶机或者精铣刨机对高亮度路面进行定期养护，减缓铺装层亮度功能的衰减。
作者：	张恒聪
专业：	交通运输工程
导师：	武建民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022