寒冷地区沥青路面抗裂性能的研究

论文摘要

近年来,由于交通量的急剧增加,重载交通的不断发展,对路面的要求也越来越高。经过几十年的实践经验,沥青混凝土路面已成为公认的行车舒适度高、路用性能优越而被广泛使用。但是沥青混凝土路面开裂现象,尤其是位于北方寒冷地区的沥青混凝土路面低温开裂问题,始终是摆在研究人员面前的一项重要课题。沥青路面由于温度骤降或温差较大,在温度应力的作用下而产生裂缝。低温缩裂在中国北方地区是十分普遍的。它严重危害了道路的使用寿命和质量,是目前沥青路面的主要破坏形式之一。以前,对沥青路面低温开裂的研究主要集中在采用SBS改性沥青、在沥青混凝土中加入纤维如:钢纤维、石棉纤维,或者通过改善沥青混凝土的级配以及施工工艺来提高沥青混凝土路面的抗裂性能。国内近几年来的新建路大多采用SMA沥青混凝土路面。但是,目前的SMA路面所使用的纤维以木质素纤维为主,作为各项性能指标均优于木质素纤维的聚酯纤维和聚丙烯腈纤维则很少使用,尤其是将两种或两种以上纤维复合掺入SMA沥青混合料中,则更是少有人进行尝试。本文主要是根据复合材料的理论,在SMA沥青混凝土中尝试加入包括木质素纤维在内的三种纤维来改善沥青混凝土路面的低温抗裂性能。有机纤维是一种抗拉强度很高的弹性材料,它的掺入将使沥青混凝土的内部结构更加优化,从而使其抗拉、抗裂性能得到改善。本文采用聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、木质素纤维做正交设计,通过劈裂试验和小梁弯曲试验对沥青混合料抗裂性能进行研究。探讨混杂纤维沥青混合料在北方寒冷地区的适用性,尝试利用混杂纤维进一步改善沥青混合料的抗裂能力,减少寒冷气候条件下沥青混凝土路面的开裂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景、目的和意义
• 1.2 国内外公路沥青路面发展现状
• 1.2.1 纤维沥青混合料在国外的应用及发展
• 1.2.2 纤维沥青混合料在国内的应用及发展
• 1.3 研究进展和存在的问题
• 1.3.1 研究进展
• 1.3.2 存在的问题
• 1.4 研究课题的来源和研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 原材料性质
• 2.1 SBS 改性沥青
• 2.2 集料
• 2.3 纤维
• 2.3.1 木质素纤维
• 2.3.2 聚酯纤维
• 2.3.3 聚丙烯腈纤维
• 2.3.4 纤维微观形貌
• 2.3.5 纤维对沥青混合料性能的影响
• 第3章 不同纤维对沥青混合料性能的影响
• 3.1 SMA-13 级配
• 3.2 不同纤维对沥青最佳用量的影响
• 3.2.1 木质素纤维沥青混合料沥青最佳用量
• 3.2.2 聚酯纤维沥青混合料沥青最佳用量
• 3.2.3 聚丙烯腈纤维沥青混合料沥青最佳用量
• 3.2.4 分析沥青最佳用量
• 3.3 不同纤维对低温弯曲性能的影响
• 3.4 不同纤维对劈裂性能的影响
• 3.5 纤维沥青混凝土与SMA 沥青混合料的主要区别
• 第4章 混杂纤维对沥青混合料低温性能的影响
• 4.1 正交设计
• 4.2 低温弯曲性能
• 4.2.1 低温弯曲试验数据极差分析
• 4.2.2 低温弯曲试验数据方差分析
• 4.2.3 温度对低温性能的影响
• 4.2.4 低温性能机理分析
• 4.3 劈裂性能
• 4.3.1 低温劈裂性能
• 4.3.2 常温劈裂性能
• 4.3.3 劈裂性能机理分析
• 4.4 纤维沥青混凝土机理分析
• 4.4.1 纤维的吸附作用和机理
• 4.4.2 纤维的稳定作用和机理
• 4.4.3 纤维对裂纹扩展的阻滞作用和机理
• 4.4.4 纤维的加筋作用和机理
• 4.4.5 纤维的增粘作用和机理
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢