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原文传递 SMA路面现场热再生技术研究

论文题名：	SMA路面现场热再生技术研究
关键词：	SMA路面;现场热再生;SBS改性沥青;施工工艺;配合比
摘要：	SMA(Stone Mastic Asphalt Mixture)混合料由于其优良的综合路用性能，在路面上面层修筑中受到越来越广泛的推广应用。但是使用经验不足或车辆荷载与环境因素的长期作用都会造成SMA路面的路用性能下降甚至出现较严重的病害。由于SMA混合料多使用昂贵的改性沥青及优质集料，在维修过程中直接对其铣刨弃用不仅会造成巨大的经济损失，同时会引发环境污染，因此研究SMA路面的再生问题就显得尤为重要。目前的再生技术主要是针对基质沥青及普通热拌沥青混合料，针对改性沥青路面的再生技术研究较少，而针对SMA路面的再生技术更是一项空白。鉴于现场热再生技术对路面表层功能性病害具有优越的适用性，因此本文重点针对SMA路面的现场热再生技术进行研究，以期为SMA路面的成套再生应用技术研究打下良好的基础。　　作为再生研究的根本前提，论文对SMA混合料的老化特性进行了研究：首先，利用室内模拟老化试验，在与基质沥青对比的基础上，借助宏观性能试验手段以及微观组分结构分析方法，探究了不同环境因素对SBS改性沥青的老化作用以及SBS改性沥青的性能老化规律与机理；其次，通过力学模型的推导分析了集料的骨架力学特性，在此基础上设计了集料破碎试验探究了集料破碎的内在规律，并进一步通过室内旋转压实试验和实际路面回收料试验验证分析了SMA混合料级配细化特征；最后，通过室内模拟老化试验和路面实际使用状况调查，分析了木质纤维，聚丙酯纤维以及玄武岩短切矿物纤维的不同老化特征。　　针对老化SMA混合料性能恢复的最大难点——老化沥青性能的再生恢复，论文进行了再生剂性能评价及研发：首先，结合目前的再生剂开发与使用现状，从微观组分补充和宏观性能调合角度分析了再生剂对老化沥青的再生机理，并分析了现有再生剂对老化沥青微观结构调节和宏观性能恢复的不足；其次，基于扩散理论及扩散模拟试验分析了再生剂浸润扩散能力的影响因素，并通过再生沥青胶浆分布状态的评价以及对混合料路用性能的影响分析进一步揭示了再生剂的作用特性及现有再生剂的不足；最后，分析了“改性再生”理念，总结再生剂功能需求，提出了“模块化”再生剂研发思路，进而通过室内试验筛选了不同组分材料并获取了最佳再生剂配方，并通过室内试验评价了研发再生剂对老化沥青良好的再生恢复作用。　　工艺条件是室内再生配比设计以及实体施工组织设计的重要影响因素，因此论文针对SMA混合料技术特性进行了现场热再生关键工艺条件研究：首先，结合现有依托设备和实体工程，分析了现场热再生机组的施工温度特征，总结提出了现场热再生应具备的理想工艺条件；其次，通过加热温度场数值模拟分析，推荐了合理的现场热再生加热方式；再次，通过设计的混合料拌和分散试验，再生沥青胶浆分布试验以及混合料性能影响试验等室内模拟试验分析了现场热再生混合料拌和工艺特征；最后，通过马歇尔击实，旋转压实以及轮碾成型试验分析了现场热再生混合料成型工艺特征，并通过碾压温度场的数值模拟分析，提出了现场热再生碾压温度场温度要求。　　基于前述的老化特性分析，再生剂研发以及工艺条件分析，论文进行了SMA混合料现场热再生配合比设计方法研究：首先，通过沥青胶结料以及混合料性能试验探索了新型添加剂提高再生沥青及混合料性能的可行性；其次，通过设计的贯入试验研究分析了集料的内摩阻力，结合集料骨架的级配衰变特征，针对现场热再生工艺特点，提出了控制关键粒径通过率恢复的旧料级配调整方法；再次，通过室内混合料性能试验总结分析了木质纤维，聚丙酯纤维以及矿物纤维等三种纤维对SMA沥青混合料性能的影响特点，并结合室内模拟拌和试验探究了新纤维的施工工艺条件适用性；最后，基于沥青，集料以及纤维等SMA混合料组成材料的老化特性及性能再生恢复分析，结合现场热再生工艺技术特征，提出了比较完整的SMA现场热再生混合料配合比设计方法，并结合实体工程试验段的修筑进行了验证。
作者：	马涛
专业：	道路与铁道工程
导师：	黄晓明
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文