纤维增强封层技术在公路沥青路面养护中的应用研究

论文摘要

沥青路面由于其表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪声低等优点,在越来越多的国家得到广泛应用,但沥青路面对气温、降水和日照等自然条件十分敏感,经过自然气候长期作用,沥青材料不断老化,加之交通量逐年增长和行车荷载的积累、车辆大型化、超载严重、车辆渠化行驶等问题,使路面出现了早期破坏现象。为了不使沥青路面状况继续恶化,延长路面的服务周期,保持路面的使用性能,应采取积极有效地养护措施。针对我国沥青路面出现的开裂、渗水等破坏现象,本项目在研究国外纤维封层技术的基础上,提出了一种新型预防性养护技术——纤维增强封层技术,它主要由一层纤维沥青应力吸收中间层（FR-SAMI）和其上部磨耗层（薄层罩面或微表处）所组成。这种技术兼具应力吸收层和薄层罩面的特点,不仅增强了新旧路面间的粘结性能、减缓反射裂缝的形成,而且有效的改善了路面的服务功能,适用于提高原有沥青路面、桥面铺装以及水泥混凝土路面的防水性能、抗滑性能以及车辙、平整度的修复工作。本文主要研究纤维增强封层组成材料性质和其路用性能,主要包括以下几个研究内容:首先,对纤维增强封层组成材料性质进行研究,FR-SAMI主要由改性乳化沥青和玻璃纤维组成,上覆薄层罩面选用SMA沥青混合料,在规范基础上对SMA-10级配进行调整,获得较好的路用性能。其次,研究了FR-SAMI主要性能:粘结性能、抗渗性能和抗反射裂缝性能,并通过粘结性能来确定FR-SAMI组成材料的最佳用量。采用正交试验法进行试验的设计,通过剪切强度和粘结强度两个性能指标来评价新旧路面界面间的粘结强度性能,并确定出FR-SAMI各材料最佳用量;利用常用夹层材料橡胶应力吸收膜、聚酯玻纤布和SBS粘层油与FR-SAMI作粘结性能对比,说明FR-SAMI夹层具有良好的粘结性能。通过暴露轮碾渗水试验和热碾压后抗渗性试验,来说明FR-SAMI夹层具有良好的防水性能。采用往复轮碾试验来讨论FR-SAMI的抗反射裂缝能力,分析了FR-SAMI的阻裂机理,讨论了纤维长度是否对抗裂性能起到影响,并与常用夹层聚酯玻纤布、玻纤格栅、只有SBS粘层油做了抗裂性能比较。最后结合楚大高速上的试验路进行分析,介绍了纤维增强封层的施工工艺,及试验路运行一年多后进行的检测,说明了该技术具有良好的广泛应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 研究的主要内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究的技术路线
• 第二章 纤维增强封层结构的组成材料性质研究
• 2.1 纤维沥青应力吸收中间层（FR-SAMI）组成材料性质的研究
• 2.1.1 改性乳化沥青
• 2.1.2 玻璃纤维
• 2.2 薄层罩面技术组成材料性质的研究
• 2.2.1 薄层罩面选取
• 2.2.2 沥青结合料
• 2.2.3 集料
• 2.2.4 纤维
• 2.3 薄层罩面SMA 沥青混合料配合比设计和路用性能研究
• 2.3.1 薄层罩面SMA 沥青混合料配合比的设计
• 2.3.2 薄层罩面SMA 沥青混合料路用性能研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 纤维沥青应力吸收中间层粘结防水性能研究
• 3.1 根据层间粘结性能来确定 FR-SAMI 材料用量
• 3.1.1 正交试验设计
• 3.1.2 斜剪试验和拉拔试验的设计
• 3.1.3 正交试验结果及分析
• 3.1.4 不同夹层材料粘结性能对比分析
• 3.2 FR-SAMI 抗渗性能研究
• 3.2.1 试验方案简介
• 3.2.2 试验过程及结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 纤维沥青应力吸收中间层的抗反射裂缝性能评价
• 4.1 反射裂缝的形成机理及防治措施
• 4.1.1 反射裂缝形成机理与扩展模式
• 4.1.2 导致反射裂缝因素及防治反射裂缝措施
• 4.1.3 FR-SAMI 阻裂机理分析
• 4.2 防反射裂缝试验研究
• 4.2.1 抗反射裂缝试验的目的和试验方案
• 4.2.2 抗反射裂缝试验过程及观测方法
• 4.2.3 试验结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 依托工程的应用分析
• 5.1 旧沥青路面调查状况和评价分析
• 5.1.1 路况调查
• 5.1.2 评价分析
• 5.2 纤维增强封层的结构设计及施工工艺
• 5.2.1 纤维增强封层的结构设计
• 5.2.2 纤维沥青应力吸收中间层施工
• 5.2.3 微表处施工要求
• 5.2.4 SMA 薄层罩面施工
• 5.2.5 稀浆封层与FR-SAMI 技术经济比较分析
• 5.3 试验段的检测与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论与创新点
• 6.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果