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废旧橡胶沥青耐久性路面结构与材料设计研究
| 论文题名： | 废旧橡胶沥青耐久性路面结构与材料设计研究 |
| 关键词： | 永久路面;橡胶沥青;力学响应;路用性能;耐久性能 |
| 摘要： | 本文针对于河北省推出的永久路面结构理念，选用具有优异抗疲劳性能及抗老化性能的废旧橡胶沥青材料进行路面结构与材料设计研究。在收集现有文献及已建工程的基础上，结合理论设计、室内试验、加速加载试验、数值模拟等手段进行橡胶沥青耐久性路面结构与材料设计研究。研究主要按照“路面设计指标确定-材料性能分析-模拟力学分析-加速加载验证-工程应用”路线进行。论文主要研究成果如下： 1. 橡胶沥青混合料动态模量比普通未加入胶粉的高 20%，橡胶改性沥青混合料动态模量数值与温度成反比；当温度达到40℃时，频率对动态模量的影响降到最低，此时沥青混合料的粘性效应逐渐增强，当荷载反复作用时，混合料抵抗变形能力降低。因此，高温和荷载耦合作用时，可确定动态模量作为高温稳定性指标。 2. 橡胶改性沥青混合料受温度作用变化明显，相位角随温度升高而降低。当温度较高时橡胶改性沥青具有极高的变形恢复能力，稳定性能优越，因此相位角数值较小；当处于低温环境中，胶粉改性沥青混合料具有较强的抗开裂性能及延展性，相位角数值也相对较大。 3. 针对于不同面层需求进行材料设计并通过试验进行性能检测。结果表明：高性能胶粉复合改性沥青混合料 ARHM-13 疲劳寿命大于 400 万次，具有优异的低温抗裂性能；相较于其他沥青混合料，高模量胶粉复合改性沥青混合料ARHM-20动稳定度最高，且随温度降幅最小，耐高温性能最佳；抗裂性胶粉改性沥青混合料ARHM-25抗水损害性能突出，冻融劈裂抗拉强度比高出基质沥青混合料ATB-25十个百分点。 4. 在橡胶沥青耐久性路面结构组合方面，从理论上分析，4cm橡胶改性沥青ARHM-13+8cm橡胶改性沥青ARHM-20+10cm橡胶改性沥青ARHM-25设置最为合理的，可根据路面整体结构情况设置一定厚度的沥青疲劳层，通过层间处理改善结构整体受力。 5. 通过对加载试验结果分析可知，经过循环加载，各面层结构变形分布范围稳定，但由于接触面材料不同，应变会在某一点突然变大，其中粘结层受力变形明显，也是最薄弱的部分，随加载次数的增加累计变形明显放缓。因此，对于半刚性基层路面应提高路面粘结层的粘结强度以提高路面的使用寿命。 6. 依托两处橡胶沥青耐久性路面工程应用进行服役性能观测，结果发现：橡胶改性沥青试验段路面整体状况良好，无坑槽、剥落，疲劳裂缝等病害，具有良好的抗水损害及抗疲劳能力。同时神经网络可预测橡胶改性沥青路面性能评价指标的衰变趋势，简化道路性能预测过程的繁琐计算。 |
| 作者： | 孙爽 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨三强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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