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基于耐久性路面的环氧沥青混合料性能研究
| 论文题名： | 基于耐久性路面的环氧沥青混合料性能研究 |
| 关键词： | 环氧沥青混合料;耐久性路面;矿料级配;路用性能;疲劳性能 |
| 摘要： | 耐久性路面具有使用寿命长，路面损坏程度小，养护费用低，在寿命周期内的总费用较经济等特点。采用环氧沥青混合料作为路面面层，是实现路面耐久性的一种可行方式。环氧沥青利用环氧组分与固化剂的热固特性，赋予其强度高、高温稳定性好、耐疲劳等优异性能。本研究将环氧沥青混合料作为路面面层的铺装材料，通过调整环氧沥青的组分比和混合料的配合比，降低环氧沥青中环氧组分用量，分析低掺量环氧沥青混合料的耐久性能，并通过力学计算设计三种性能优异和经济性的环氧沥青路面，进而为推广环氧沥青耐久性路面的应用提供一定的参考和指导。 首先，基于贝雷法设计理论，对常用的四种AC级配进行设计优化，确定最优的设计密度为100％。在最优矿料级配的基础上考察不同沥青用量，不同岩性和不同级配对环氧沥青混合料马歇尔强度的影响。结果表明：骨架结构的密实性和环氧的固化反应是环氧沥青混合料强度的主要影响因素，当环氧沥青中沥青用量高于75%时，环氧组分的固化作用效果差，环氧组分对混合料的强度不再起到显著促进作用；集料的岩性、粒径大小差异对环氧沥青混合料强度影响不明显。 其次，开展不同沥青用量的环氧沥青混合料路用性能研究，并探究其在严酷条件下的性能劣化程度。结果表明：环氧沥青混合料具有优异的高温性能、低温性能和水稳定性能，60%-70%沥青用量区间的环氧沥青混合料在严酷条件下仍然具备较优的路用性能，能够抵抗严酷气候带来的不利影响，满足耐久性的要求。当沥青用量超过70%时，环氧沥青混合料的性能优势不明显，从成本和性能角度综合考虑，不建议其用于实际的道路铺筑材料中。 再次，对不同沥青用量的环氧沥青混合料进行疲劳试验，并基于现象法和耗散能法对环氧沥青混合料的疲劳性能进行评价。结果表明：60%，70%，和80%沥青用量的环氧沥青混合料的疲劳寿命分别是SBS改性沥青混合料的4.27倍，2.91倍，2.12倍，环氧组分能够显著提高混合料的抗疲劳性能，符合耐久性的要求。60%，70%沥青用量的环氧沥青混合料作为路面材料具有实现路面耐久性的潜力。 最后，基于抗压回弹模量试验和应力松弛试验获取环氧沥青混合料的力学参数，使用有限元模拟手段对环氧沥青路面进行结构力学分析和组合优化设计。结果表明：组合3（4cm60%EAC-13+4cmAC-13），组合5（4cm70%EAC-13+4cm70%EAC-13），组合7（4cmAC-13+4cm60%EAC-13）三种环氧沥青路面结构组合与其他结构组合相比具有较好力学计算指标和经济性。 |
| 作者： | 林郭锋 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道工程 |
| 导师： | 闵召辉;洪锦祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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