浇注式沥青混凝土的性能研究与改进

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1、东南大学博士学位论文浇注式沥青混凝土的性能研究与改进姓名：张锐申请学位级别：博士专业：道路与铁道工程指导教师：黄晓明20080830摘要浇注式沥青混凝土由于具有良好的防水性能、抗疲劳性能及变形协从性，在德国、英国、日本及俄罗斯等国家有着较多的应用。我国引进浇注式沥青混凝土后，对浇注式沥青混凝土进行了一定的研究和部分改进，并在桥面铺装上进行了一些应用。然而浇注式沥青混凝土在我国的应用存在着高温稳定性问题和施工设备较少问题，为了解决这两个问题，本文从材料性能及施工要求等方面进行了深入研究。本文首先对浇注式沥青混凝土从

2、级配和胶结料两个方面进行了改进研究，采用两阶段设计方法进行浇注式沥青混凝土的级配确定，通过综合分析选择了合适的浇注式沥青混凝土胶结料。对改进前与改进后的浇注式沥青混凝土进行了车辙试验、一lO℃及15℃小梁弯曲、疲劳试验及水稳定性试验。试验结果表明，改进后的浇注式沥青混凝土的高温性能比改进前有较大提高，低温抗裂性、变形协从性、抗疲劳性及水稳定性相差不大。由于浇注式沥青混凝土施工温度较高，本文进行了降低浇注式沥青混凝土施工温度的初步研究，研究结果表明采用添加Sasobit添加剂的方法降低浇注式沥青混凝土施工温度基本可

3、行。在分析了传统浇注式沥青混凝土施工工艺的基础上，为了降低浇注式沥青混凝土的造价，并且尽可能的采用我国常见的普通沥青混凝土设备进行施工，对浇注式沥青混凝土的施工工艺进行了较大改变，并将改进后的沥青混凝土命名为半浇注式沥青混凝土。提出了半浇注式沥青混凝土的室内试验方法和现场施工工艺，并确定了半浇注式沥青混凝土的配合比设计方法。对半浇注式沥青混凝土的路用性能进行了研究，结果表明半浇注式沥青混凝土相对传统浇注式沥青混凝+而言可以极大的提高高温稳定性，而低温抗裂性、变形协从性、抗疲劳性及水稳定性等路用性能仍保持与传统浇注

4、式沥青混凝士相近，下降幅度不大。对半浇注式沥青混凝土的施工可行性验证。验证结果表明本文提出的半浇注式沥青混凝土具有施工可行性。对半浇注式沥青混凝土进行了初步的寿命经济分析，分析结果表明半浇注式沥青混凝土具有一定的经济性。对普通沥青混凝土、传统浇注式沥青混凝土、改进浇注式沥青混凝土及半浇注式沥青混凝土等四种路面结构形式进行了低温开裂及愈合性能研究。采用直接开裂温度预估法预测混合料的开裂温度，进行了约束试件温度应力试验。约束试件温度应力试验的结果表明改进的浇注式沥青混凝土及半浇注式沥青混凝土的低温抗裂性能与传统的浇注

5、式沥青混凝土相差幅度相对较小，三者性能都比普通沥青混凝土性能高很多。愈合性能试验结果表明愈合时间越长，沥青混凝士的愈合指数越高，愈合幅度越大，传统浇注式沥青混凝土、改进浇注式沥青混凝士及半浇注式沥青混凝十试件的愈合指数都大大高于普通沥青混凝土的愈合指数，表明三者的愈合性能都大于普通沥青混凝土。在某路段上进行了半浇注式沥青混凝土的试验路铺设，根据现场的集料情况进行了半浇注式沥青混凝士的目标配合比和生产配合比设计，对半浇注式沥青混凝士的拌和、运输及摊铺等施工工艺进行了介绍，验证了半浇注式沥青混凝土的施工工艺。结合传统

6、浇注式沥青混凝土的适用层位，根据半浇注式沥青混凝土的特点，进行了半浇注式沥青混凝土适用层位的研究。最后采用离散元方法模拟了半浇注式沥青混凝土施工中的熨平板压实工艺。采用球形单元作为基本计算单元模拟选定级配的沥青玛蹄脂及较粗集料，采用平行粘结模型，初步确定了计算所需的微观参数，通过离散元软件模拟压实工艺。通过离散元模拟施加压力后空隙率的变化，可以有效的确定级配组成是否合适，并可以根据级配来调整摊铺机熨平板压力的大小以达到合适的空隙率，同时为提出半浇注式沥青混凝土的级配范围提供了一个简便方法。关键词：浇注式沥青混凝土

7、，级配，高温稳定性，施工工艺，愈合，适用层位，离散元东南大学博士论文ABSTRACTGussasphaltisusedbroadlyinmanycountriessuchasGerman，England，JapanandRussia,etc．ResearchandmodificationhasbeendonetogussasphaltafteritWasusedinbridgedecklayerinChina．Buttheapplianceofgussasphaltinourcountryexisttwoprim

8、aryproblemswhicharetemperatureresistanceandconstructionequil；Iment．ThesetwoproblemswereresearchedinthisPapeLGradationandasphaltofgussasphaltwerestudiedfirstlyinthispaper．Two-stagedesignme