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透水沥青路面多采用高粘沥青,高粘沥青的粘度极高,且对温度非常敏感,这使得透水沥青路面的拌和、摊铺和碾压的温度及时间相比传统路面更加难以把控。尤其是在寒冷地区以及夜间施工等条件下,由于施工环境温度偏低、施工时运输距离过长等因素使得混合料的温度下降很快,从而导致拌合与摊铺难度增加、沥青与矿料不易充分裹覆、施工压实度不足、孔隙率偏大等,最终影响透水沥青混合料的长期性能,严重制约了透水沥青路面的应用与发展。温拌技术的目的是通过降低沥青混合料的拌合与压实温度,同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料相同的使用性能和施工和易性,从而拓宽拌和、摊铺以及压实温度区间,延长施工季节,保证路面的良好使用性能。
基于以上背景,本文对透水沥青混合料的温拌技术和性能进行了研究。首先,对透水沥青混合料组成材料的基本性能进行了测定,包括高粘沥青、集料、矿粉和纤维。其次以20%作为目标空隙率进行了透水沥青混合料配合比设计,发现透水沥青混合料为间断级配的骨架嵌挤结构,具有空隙率大、粗集料比重高的特点,集料间多为点-点接触,2.36mm筛孔通过率是控制目标空隙率的关键,析漏试验和飞散试验可用来确定沥青用量的上下限。
基于表面活性温拌剂的作用机理,在沥青胶结料和沥青-矿粉体系中研究了温拌剂对透水沥青混合料基本性能的影响。首先基于比表面积的换算,结合表面活性温拌剂作用机理,提出将透水沥青混合料中的粗细集料替换为拥有相同总表面积的矿粉,得到一组新的粉胶比。之后对沥青胶结料、实际粉胶比下胶浆和换算后粉胶比下胶浆的性能分别进行了测定,包括:粘温特性,抵抗剪切变形能力、高温变形能力以及低温性能等。结果表明,沥青-矿粉体系更符合混合料整体的特性,可以更加精准的表征表面活性温拌剂在混合料中的实际作用效果。
根据流变学原理对温拌高粘沥青及沥青胶浆的力学特性进行了研究。采用温度扫描,以复数剪切模量G*和相位角θ为指标分析了温拌高粘沥青及沥青胶浆的感温性能,并采用车辙因子G*/sinθ研究了温拌高粘沥青及沥青胶浆的抵抗变形能力。开展MSDR试验进一步探讨了温拌高粘沥青及沥青胶浆的力学特性,首先分析了不同应力下的1s初始加载特性。之后研究了不同温拌剂掺量下的重复蠕变恢复曲线规律以及累计应变值,最后以不可回复蠕变柔量Jnr评价了抵抗变形能力,以及不可回复蠕变柔量差Jnr-diff来评价了应力敏感性。结果表明,温拌剂可以提高沥青的力学特性,但掺量不宜过高。
对温拌透水沥青混合料的宏观性能和效益进行了研究。首先以VV,VMA以及VFA为参数,分析了温拌剂对透水沥青混合料整体结构特性的影响。其次对温拌透水沥青混合料的关键使用性能,包括高温稳定性、水稳定性以及抗飞散性进行了研究。最后,分析了温拌透水沥青混合料的经济效益和节能减排效益。结果表明,温拌剂提高了混合料的高温性能,降低了水稳定性,对抗飞散性影响不大,温拌透水沥青混合料的综合效益较好。
基于以上背景,本文对透水沥青混合料的温拌技术和性能进行了研究。首先,对透水沥青混合料组成材料的基本性能进行了测定,包括高粘沥青、集料、矿粉和纤维。其次以20%作为目标空隙率进行了透水沥青混合料配合比设计,发现透水沥青混合料为间断级配的骨架嵌挤结构,具有空隙率大、粗集料比重高的特点,集料间多为点-点接触,2.36mm筛孔通过率是控制目标空隙率的关键,析漏试验和飞散试验可用来确定沥青用量的上下限。
基于表面活性温拌剂的作用机理,在沥青胶结料和沥青-矿粉体系中研究了温拌剂对透水沥青混合料基本性能的影响。首先基于比表面积的换算,结合表面活性温拌剂作用机理,提出将透水沥青混合料中的粗细集料替换为拥有相同总表面积的矿粉,得到一组新的粉胶比。之后对沥青胶结料、实际粉胶比下胶浆和换算后粉胶比下胶浆的性能分别进行了测定,包括:粘温特性,抵抗剪切变形能力、高温变形能力以及低温性能等。结果表明,沥青-矿粉体系更符合混合料整体的特性,可以更加精准的表征表面活性温拌剂在混合料中的实际作用效果。
根据流变学原理对温拌高粘沥青及沥青胶浆的力学特性进行了研究。采用温度扫描,以复数剪切模量G*和相位角θ为指标分析了温拌高粘沥青及沥青胶浆的感温性能,并采用车辙因子G*/sinθ研究了温拌高粘沥青及沥青胶浆的抵抗变形能力。开展MSDR试验进一步探讨了温拌高粘沥青及沥青胶浆的力学特性,首先分析了不同应力下的1s初始加载特性。之后研究了不同温拌剂掺量下的重复蠕变恢复曲线规律以及累计应变值,最后以不可回复蠕变柔量Jnr评价了抵抗变形能力,以及不可回复蠕变柔量差Jnr-diff来评价了应力敏感性。结果表明,温拌剂可以提高沥青的力学特性,但掺量不宜过高。
对温拌透水沥青混合料的宏观性能和效益进行了研究。首先以VV,VMA以及VFA为参数,分析了温拌剂对透水沥青混合料整体结构特性的影响。其次对温拌透水沥青混合料的关键使用性能,包括高温稳定性、水稳定性以及抗飞散性进行了研究。最后,分析了温拌透水沥青混合料的经济效益和节能减排效益。结果表明,温拌剂提高了混合料的高温性能,降低了水稳定性,对抗飞散性影响不大,温拌透水沥青混合料的综合效益较好。