环氧沥青性能研究及设计优化

论文摘要

目前,钢桥面铺装的早期破坏成了国内外桥梁界的难题。破坏的原因主要是普通的沥青混凝土无法满足钢桥面铺装的严格要求：变形大、变形协调追随性好、抗弯拉强度高、疲劳寿命高、高强度粘结层等。采用环氧沥青混凝土铺装是目前国内外解决钢桥面铺装难题的主要方法。目前很多学者都在对环氧沥青进行研究。国内应用得比较多的环氧沥青有：美国的环氧沥青、日本的环氧沥青、国产的环氧沥青。然而环氧沥青的应用推广过程也存在很多问题：施工工艺复杂、条件苛刻,价格昂贵。美国环氧沥青的施工要求混凝土内部完全没有水分、灰尘,施工时间的误差要求控制在1分钟之内；普通改性沥青(用于SMA)的价格是5000～6000元／吨,国产环氧沥青的价格大概是40000元／吨,美国环氧沥青的价格是60000～70000元／吨,日本的环氧沥青大概是60000～80000元／吨。本文主要针对日本的环氧沥青设计进行研究,在满足钢桥面铺装要求的原则上适当进行优化设计,以到达降低工程总造价的目的。研究的手段主要是通过环氧沥青试验、混合料性能试验来评价优化后沥青的路用性能,进而建立相应的数学模型。本文研究的四个关键问题是：环氧沥青的性能评价、环氧沥青的微观结构分析、环氧树脂添加量的优化设计、环氧沥青混凝土的施工工艺改进。在环氧沥青性能预测与评价方面,建立环氧沥青性能与环氧树脂添加量之间关系的数学模型,并以工程实例、混合料试验对模型进行分析说明。利用扫描电镜、荧光显微镜对环氧沥青的微观结构进行分析,从微观对其性能差别进行解释。最后对环氧沥青混凝土的设计进行优化。施工工艺方面,参考室内粘度试验,提出了环氧沥青混合料的适当出料温度和最高最低的出料温度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 正交异性板的出现及其在大跨径桥梁中的应用
• 1.1.2 钢桥面铺装的类型及评价
• 1.1.3 钢桥面沥青混凝土铺装存在的主要问题
• 1.2 环氧沥青的性能特点
• 1.2.1 环氧沥青的出现
• 1.2.2 环氧沥青的优良性能
• 1.3 国内外对环氧沥青的研究以及应用概况
• 1.3.1 国内外对环氧沥青的研究概况
• 1.3.2 环氧沥青混凝土的应用状况
• 1.4 本文的主要研究意义及内容
• 第二章 环氧沥青胶结料的性能测试
• 2.1 沥青及环氧改性沥青概述
• 2.1.1 沥青概述
• 2.1.2 环氧树脂的基本简介
• 2.1.3 环氧改性沥青简介
• 2.2 Superpave及DSR的简介
• 2.2.1 Superpave沥青胶结料
• 2.2.2 DSR及高温车辙因子简介
• 2.3 在不同掺量下环氧沥青的动态剪切模量及PG分级
• 2.3.1 各个掺量下环氧沥青的动态剪切模量
• 2.3.2 相位角、车辙因子与温度的关系
• 2.4 环氧沥青的粘度
• 2.4.1 粘度的定义
• 2.4.2 环氧沥青固化进程的粘度
• 2.5 本章小结
• 第三章 环氧沥青混凝土的性能研究
• 3.1 马歇尔稳定度
• 3.1.1 马歇尔试验简介
• 3.1.2 试验仪器、材料
• 3.1.3 试验技术要点
• 3.1.4 试验结果
• 3.2 高温车辙试验
• 3.2.1 车辙试验简介
• 3.2.2 TAF环氧沥青混合料的动稳定度
• 3.2.3 影响动稳定度的因素及预估模型
• 3.3 小梁弯曲蠕变试验
• 3.3.1 弯曲蠕变试验简介
• 3.3.2 小梁弯曲蠕变试验结果
• 3.3.3 劲度、应力与应变的关系
• 3.4 桥面铺装的极限弯曲分析
• 3.4.1 桥面铺装有限元力学分析
• 3.4.2 环氧沥青混凝土的极限破坏应变
• 3.4.3 国外对环氧沥青混凝土的疲劳性能研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 环氧沥青的微观结构
• 4.1 环氧沥青在荧光显微镜下的形态
• 4.1.1 荧光显微镜简介
• 4.1.2 环氧沥青的荧光显微结果
• 4.2 SEM
• 4.2.1 SEM的基本原理
• 4.2.2 SEM试验步骤
• 4.3 环氧沥青的SEM试验
• 4.3.1 环氧沥青试样的制备
• 4.3.2 环氧沥青试样冷冻后的形态对比
• 4.3.3 环氧沥青的SEM照片
• 4.4 本章小结
• 第五章 施工过程中发现的问题及建议
• 5.1 施工工艺简介
• 5.2 工程实例出现的问题及建议
• 结论及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件