纤维环氧橡胶沥青混合料在钢桥面铺装的应用研究

论文摘要

钢桥面铺装,从20世纪末开始成为公路工程界的研究重点和热点。由于铺设在正交异性钢桥面板之上,受力特点比较复杂；加上钢桥面铺装的变形大,受温度和车载影响大的特点,桥面铺装容易出现开裂、车辙、脱层及推移等病害。本文通过对钢桥面系进行有限元分析,得到轮载在高低温情况不同荷载位作用下铺装层的受力特点,并以此作为检验纤维环氧橡胶沥青混合料性能的参考指标。本课题重点对纤维环氧橡胶沥青混合料的性能进行研究,从橡胶粉、环氧树脂和纤维的改性机理入手分析沥青结合料的性能提高的原因。掺加橡胶粉能有效改善基质沥青的三大指标,当橡胶粉掺加量为沥青20%时,三大指标较佳；同时从微观角度分析环氧树脂对沥青的改性机理,在环氧橡胶沥青体系中,环氧树脂中的环氧基可以与橡胶中的硫醇基反应,形成高分子橡塑网络结构,使其兼有环氧树脂与橡胶两者的优点；纤维则对环氧橡胶沥青混合料起到稳定作用,能提高混合料的低温抗拉强度,防止低温脆裂。本文采用目标配合比设计方法,得出不同纤维掺加量时混合料的最佳油石比,当聚酯纤维掺量占混合料0.3%时,混合料的性能较好。通过一系列实验方法检验混合料性能,得到当纤维掺加量为0.3%时,低温劈裂强度比没有掺加纤维的橡胶沥青混合料提高了31.3%,低温抗裂性能得到改善；动稳定度提高了44.2%,能改善抗车辙性能。另外,混合料的渗水性检验和骨架构造深度检验指标也较好,证明混合料的防水和抗滑性能较佳。纤维环氧橡胶沥青混合料是一种新型路用材料,它具有强度高、高低温性能稳定等优点,又由于环氧树脂的掺加量比一般的环氧沥青低,并且掺加了橡胶粉,可以大幅度地节省工程成本,能带来良好的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢桥面铺装的发展历程
• 1.3 钢桥面铺装的特点
• 1.4 钢桥面铺装的破坏形式及性能要求
• 1.4.1 钢桥面铺装的破坏形式
• 1.4.2 钢桥面铺装的性能要求
• 1.5 钢桥面铺装的研究概况
• 1.5.1 国外研究概况
• 1.5.2 国内研究概况
• 1.5.3 钢桥面铺装的力学计算方法
• 1.6 国内外研究现状评述
• 1.7 本文研究的主要内容和技术线路
• 1.7.1 本文研究的主要内容
• 1.7.2 技术线路
• 1.8 本章小结
• 第二章 钢桥面铺装的有限元分析
• 2.1 有限元分析法概述
• 2.1.1 力学分析的目的和内容
• 2.1.2 工程实例情况
• 2.1.3 模型结构特征假定
• 2.2 几何建模
• 2.2.1 模型几何描述
• 2.2.2 参数的定义和模型的建立
• 2.2.3 约束和荷载的定义
• 2.3 数值模拟计算
• 2.3.1 单元离散
• 2.3.2 单元特性分析
• 2.3.3 求解方法
• 2.4 结果分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 铺装层沥青结合料改性的试验研究
• 3.1 钢桥面铺装材料的基本要求
• 3.2 改性机理定性分析
• 3.2.1 橡胶粉与基质沥青的改性机理
• 3.2.2 环氧树脂的改性机理
• 3.2.3 纤维对环氧橡胶沥青的改性机理
• 3.3 改性材料的试验目的、意义及方案
• 3.3.1 试验目的
• 3.3.2 试验意义
• 3.3.3 试验方案
• 3.4 本章小结
• 第四章 纤维环氧橡胶沥青混合料配合比设计研究
• 4.1 纤维环氧橡胶沥青混合料材料组成
• 4.2 纤维环氧橡胶沥青混合料的目标配合比设计
• 4.2.1 集料配合比设计
• 4.2.2 最佳沥青用量确定
• 4.3 不同纤维掺量的配合比设计结果
• 4.4 纤维环氧橡胶沥青混合料性能试验
• 4.4.1 水稳定性检验
• 4.4.2 高温稳定性检验
• 4.4.3 渗水性检验
• 4.4.4 骨架构造深度检验
• 4.4.5 纤维橡胶沥青混合料抗裂性能试验
• 4.4.6 不同纤维掺量的橡胶沥青混合料的性能对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 纤维环氧橡胶沥青混合料桥面铺装施工
• 5.1 纤维环氧橡胶沥青混合料原材料要求
• 5.2 施工的基本原理和适应条件
• 5.3 钢桥面铺装层施工工艺
• 5.3.1 混合料的拌和
• 5.3.2 混合料的摊铺
• 5.3.3 混合料的碾压
• 5.4 施工检验方法
• 5.5 本章小结
• 结论与建议
• 主要结论
• 进一步研究的建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢