HDPe-橡膠粉改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層防治反射裂縫研究.pdf

1、半剛性基層瀝青路面能夠較好地利用當(dāng)?shù)刂凡牧?，并具有?qiáng)度高、穩(wěn)定性和造價低等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為我國高等級公路路面結(jié)構(gòu)的主要形式。但是由于車輛荷載和環(huán)境因素的作用，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理以及施工質(zhì)量差等客觀原因，新建的半剛性基層瀝青路面在運(yùn)營容易出現(xiàn)早期裂縫病害。半剛性基層瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生會除直接影響車輛行駛和舒適性外，降水還會沿著裂縫下滲，加劇路基路面損壞。目前，對于半剛性基層瀝青路面反射裂縫病害的研究主要是反射裂縫的處理上，而對瀝青

2、路面反射裂縫病害的破壞機(jī)理和預(yù)防措施的研究則相對薄弱。為了有效控制寒冷地區(qū)瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，提高寒冷地區(qū)瀝青路面使用壽命，論文開展了半剛性基層瀝青路面反射裂縫狀況調(diào)查，反射裂縫損壞模式分析，以及新材料與合理結(jié)構(gòu)組合的研究。
　　本文從工程應(yīng)用的實(shí)際出發(fā)，對黑龍江省具有代表性的半剛性基層瀝青路面病害情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，統(tǒng)計(jì)分析了半剛性基層瀝青路面的病害情況，得出反射裂縫是黑龍江省半剛性基層瀝青路面早期破壞的主要形式之一。

3、
　　采用高密度聚乙烯(High Density Polyethylene)和橡膠粉對基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，利用正交試驗(yàn)法與灰色關(guān)聯(lián)法和綜合加權(quán)法對影響HDPE-橡膠粉改性瀝青的因素進(jìn)行了分析，提出了制備HDPE-橡膠粉改性瀝青的合理工藝，經(jīng)過與其他改性瀝青性能指標(biāo)的對比，證明了HDPE-橡膠粉改性瀝青綜合性能較好;結(jié)合黑龍江氣候條件和公路工程實(shí)際，利用Marshall法確定了HDPE-橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層混合料組成。
　　

4、對應(yīng)力吸收層混合料進(jìn)行了控制應(yīng)變的三分點(diǎn)加載彎曲疲勞試驗(yàn)，分析了不同摻配比的HDPE-橡膠粉改性瀝青性能對應(yīng)力吸收層混合料疲勞壽命的影響;采用組合梁結(jié)構(gòu)抗疲勞試驗(yàn)對HDPE-橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層的抗反射裂縫能力進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:HDPE-橡膠粉改性瀝青的性質(zhì)對應(yīng)力吸收層瀝青混合料疲勞性能具有顯著的影響，摻量配比Ⅱ(5％的HDPE+10％的橡膠粉)的改性瀝青混合料的抗疲勞能力最佳;在彎拉型和剪切型疲勞荷載作用下，設(shè)置HDPE-橡膠

5、粉改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層能有效地延緩瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生。
　　在室內(nèi)進(jìn)行了溫度收縮試驗(yàn)，研究了HDPE-橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層混合料、面層AC-16中粒式瀝青混凝土、基層6％水泥穩(wěn)定砂礫三種材料的收縮特性，及由面層AC-16中粒式瀝青混凝土和基層6％水泥穩(wěn)定砂礫組合的雙層結(jié)構(gòu)，由面層、應(yīng)力吸收層和基層三種材料組合而成的三層結(jié)構(gòu)在溫度變化時各層以及層間的應(yīng)變值變化規(guī)律。結(jié)果表明:三種材料的收縮系數(shù)大小為HDPE-橡膠粉改性瀝

6、青應(yīng)力吸收層＞AC-16中粒式瀝青混凝土＞6％水泥穩(wěn)定砂礫;溫度收縮系數(shù)在高溫區(qū)和低溫區(qū)具有一定的差異，其中HDPE-橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層敏感，隨著溫度的降低，溫度收縮系數(shù)減少也快，說明HDPE-橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層適合在寒冷地區(qū)應(yīng)用;不同溫度區(qū)間的溫度與線膨脹系數(shù)具有良好的線性相關(guān)性，通過回歸得到三種材料-30℃～30℃區(qū)間的溫度與線膨脹系數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系式;組合結(jié)構(gòu)的溫度收縮行為受到材料的線膨脹系數(shù)、模量、尺寸、層間阻力大小的因

7、素影響，雙層或三層結(jié)構(gòu)兩端自由狀態(tài)時，由于6％水泥穩(wěn)定砂礫收縮很小，限制了其上AC-16中粒式瀝青面層以及加鋪應(yīng)力吸收層后的雙層瀝青鋪裝層，產(chǎn)生了溫度拉應(yīng)力，該應(yīng)力大小與層間結(jié)合程度有關(guān);加入HDPE-橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層后，由于約束拉應(yīng)力轉(zhuǎn)移到應(yīng)力吸收層，AC-16中粒式瀝青路面溫度拉應(yīng)力水平下降了40％左右，應(yīng)力吸收層抗拉性能和變形恢復(fù)能力強(qiáng)，可以抵抗該拉應(yīng)力而不破壞，從而能有效防治反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
　　對設(shè)置HDP

8、E-橡膠粉改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層的半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了荷載作用、溫度作用以及荷載與溫度耦合作用下的有限元分析，結(jié)果表明:在半剛性基層與瀝青面層之間設(shè)置適當(dāng)厚度的HDPE-橡膠粉改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層后瀝青路面結(jié)構(gòu)的荷載應(yīng)力與溫度應(yīng)力均有較大幅度的降低。結(jié)合黑龍江省工程實(shí)際，鋪筑了半剛性基層上加鋪HDPE-橡膠粉改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層的試驗(yàn)路，提出了工廠化生產(chǎn)HDPE-橡膠粉改性瀝青混合料的技術(shù)要點(diǎn)和HDPE-橡膠粉改性瀝青混合