详情

原文传递 OGFC-7超薄罩面沥青混合料配比设计与性能研究

论文题名：	OGFC-7超薄罩面沥青混合料配比设计与性能研究
关键词：	公路路面;超薄罩面;沥青混合料;级配设计;抗滑性能
摘要：	目前，我国公路的发展策略逐渐由“以建代养”转变为“建养并重”，路面养护成为公路行业的关注重点。超薄罩面作为一种路面的预防性养护材料，因其施工速度快、养护效果好而备受推崇，各种功能性超薄罩面层出不穷，其中比较有代表性的有Novachip、SMA-10、UTAC-10、OGFC-10。　　沥青路面在行车荷载的重复作用下易出现多种病害，导致其抗滑性能下降，影响行车安全。在出现病害的道路表面加铺 OGFC 罩面不仅可以恢复路面的抗滑性能，而且还能提升排水降噪性能，是一种较为理想的路面养护措施。此前，工程中常采用最大公称粒径大于10mm或13mm的OGFC混合料铺筑道路，但超薄罩面的厚度一般为 15mm～25mm，若使用最大公称粒径大于 10mm 或 13mm 的OGFC混合料，铺筑厚度则很难达到要求。因此，本文在4.75mm～9.5mm筛孔之间增设7.2mm筛孔，设计一种最大公称粒径为7.2mm的OGFC超薄罩面，以满足《公路沥青路面施工技术》中铺筑厚度等于最大公称粒径2～2.5倍的要求。同时，由于4.75mm～9.5mm筛空间距较远，增设7.2m筛孔可以在一定程度上增加粗集料级配的均匀性。此外，为解决湿法制备的高黏沥青难存储、易离析的问题，本文将两种高黏直投改性剂应用于 OGFC-7 中，并通过室内试验评估了路用性能和抗滑性能。本文的主要研究内容与结论如下：　　（1）本文根据OGFC超薄罩面的工程特性，选择了适合的组成材料，将逐级填充试验与改进 CAVF 法相结合设计矿料的级配，并通过马歇尔试验对设计级配进行了检验，利用析漏试验和飞散试验确定了 OGFC-7 的最佳沥青含量，最后参考OGFC-10和CPA-7的级配范围，提出了OGFC-7的矿料级配范围。研究结果表明：1）选择了硬度大、棱角性好的的玄武岩集料作为粗集料，提升混合料的骨架强度，选择粘附性较好的石灰岩石屑作为细集料，选择两种高黏直投改性剂提升沥青的黏度；2）粗细集料在 20%的目标空隙率下的比例为 87.2:12.8；3）马歇尔试验结果表明本文所使用级配设计方法具有较高的可靠性；4）OGFC-7 的最佳沥青用量为5.2%。　　（2）利用飞散试验、车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲蠕变试验、四点弯曲试验评价OGFC-7的性能，并确定高黏剂A和B的最佳掺量。研究结果表明：1） OGFC-7的各项性能良好，可作为超薄罩面使用；2）高黏剂A和B最佳掺量为13%。　　（3）利用加速加载试验研究OGFC-7抗滑性性能的衰减规律，以摆值BPN、构造深度 TD 和试件表面分形维数作为抗滑指。研究结果表明：1）OGFC-7A 和OGFC-7B 的摆值 BPN 随加载次数的增加而减小，两者之间呈显著的指数函数关系；2）构造深度TD随加载次数的增加而逐渐减小，两者之呈显著的指数函数关系，3）分形维数也随加载次数的增加而减小，两者之间呈显著的二次函数关系；4）分形维数与BPN之间呈现显著的二次函数关系，与TD之间呈现显著线性关系。　　（4）研究不同拌和温度下的飞散损失，确定了OGFC-7的最佳拌和温度，通过室内马歇尔击实试验，测定了OGFC-7A和OGFC-7B在不同击实次数下马歇尔试件的密实度，基于能量等效原理，以室内击实功等于现场压实功为原则确定最佳碾压遍数。研究结果表明：1）当 OGFC-7A 的拌和温度为 180.2℃，OGFC-7B的拌和温度为179.3℃，此时混合料的抗飞散性能最佳；2）当OGFC-7A的击实次数为53次时，OGFC-7B的击实次数为52次时，混合料密实度为80%，空隙率为20%，对应的击实功分别为1076J和1056J。3）基于能量等效换算原理，将室内击实功转化为现场碾压功，确定了OGFC-7A和OGFC-7B最佳碾压遍数为3遍。
作者：	张跃
专业：	交通运输
导师：	王火明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023