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多年冻土地区硅藻土改性沥青性能研究

作　者: 王国安
导　师: 唐伯明；田文玉
学　校: 重庆交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 多年冻土地区硅藻土改性沥青配合比设计路用性能隔热性能
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

青藏高原多年冻土地区气候寒冷,昼夜温差大,年平均气温低,冻融循环频繁,太阳辐射强烈。通过多年冻土地区的公路沥青路面使用环境极为恶劣,容易出现低温开裂、变形、松散、坑槽等早期病害,严重影响路面的使用质量和服务水平,普通沥青混合料已不能满足沥青路面性能的要求。本文采用硅藻土作为沥青改性剂,通过常规指标实验与SHRP提出的高温动态剪切(DSR)实验和低温弯曲蠕变(BBR)试验研究了硅藻土改性沥青胶浆的路用性能;采用低温弯曲破坏试验研究了硅藻土改性沥青混合料的低温抗裂性能及老化对低温抗裂性能的影响;采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了混合料的水稳定性,最后采用室内光源模拟太阳辐射环境的方法研究了混合料的保温隔热性能,并对普通沥青路面和硅藻土沥青路面温度场进行了数值模拟。研究结果表明:硅藻土颗粒疏松多孔、表面积较大,具有很强的吸油性,能够大量吸收沥青中的轻质油分,使沥青变得粘稠,提高了沥青胶浆的高温性能;硅藻土与沥青结合形成较多的结构沥青,增加了沥青胶浆与集料的黏附性,增大了沥青膜厚度,在外界荷载作用下具有较好的伸缩性和可恢复性,提高了混合料的低温抗裂性能;硅藻土均匀分散到混合料的空隙中,降低了沥青混合料的孔隙率,提高了水稳定性;硅藻土沥青混合料的热导率仅为普通沥青混合料的1/2~1/3,具有优良的保温隔热性能。硅藻土改性沥青混合料优异的路用性能非常适合多年冻土地区恶劣的气候环境,能够明显减少多年冻土地区沥青混凝土面层低温开裂、松散、坑槽等病害;硅藻土改性沥青混合料较好的保温隔热性能能够在高温季节有效阻止外界热量通过面层进入路基下方的冻土层,对保护路基范围内的冻土层有积极作用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究背景  9-12
  1.2 国内外的研究现状  12-14
  1.3 本项目研究内容及技术路线  14-16
    1.3.1 主要研究内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-16
第二章硅藻土改性沥青胶浆性能研究  16-42
  2.1 原材料技术性质  16-21
    2.1.1 硅藻土  16-18
    2.1.2 沥青  18-20
    2.1.3 改性沥青的制备  20-21
  2.2 硅藻土改性沥青常规指标试验  21-25
    2.2.1 针入度  21-23
    2.2.2 软化点  23-24
    2.2.3 延度  24-25
  2.3 硅藻土改性沥青高温动态剪切试验  25-32
    2.3.1 试验原理  25-27
    2.3.2 试验结果分析  27-32
  2.4 硅藻土改性沥青低温弯曲梁流变试验  32-36
    2.4.1 试验原理  32-34
    2.4.2 试验结果分析  34-36
  2.5 不同指标相关性分析  36-40
    2.5.1 感温性指标  36-37
    2.5.2 高温性能指标  37-39
    2.5.3 低温性能指标  39-40
  2.6 本章小结  40-42
第三章硅藻土改性沥青混合料配合比设计  42-49
  3.1 沥青混合料材料组成  42-43
  3.2 硅藻土掺配方法  43
  3.3 矿质混合料级配优选  43-44
  3.4 马歇尔试验控制指标选择  44
  3.5 沥青混合料马歇尔试验  44-47
  3.6 本章小结  47-49
第四章硅藻土改性沥青混合料低温抗裂性能研究  49-67
  4.1 沥青混合料低温抗裂性试验评价方法  49-52
    4.1.1 沥青路面低温开裂机理  49-50
    4.1.2 低温抗裂性评价方法  50-52
  4.2 沥青混合料低温弯曲试验  52-59
    4.2.1 试验原理  52-54
    4.2.2 试件成型  54-55
    4.2.3 试验结果分析  55-59
    4.2.4 低温抗裂性能改性机理分析  59
  4.3 老化对低温抗裂性的影响研究  59-65
    4.3.1 试验方法  60-62
    4.3.2 试验结果分析  62-65
    4.3.3 抗老化性机理分析  65
  4.4 本章小结  65-67
第五章硅藻土改性沥青混合料水稳定性研究  67-74
  5.1 矿料与沥青黏附性试验  67-68
  5.2 浸水马歇尔试验  68-70
    5.2.1 试验方法  68-69
    5.2.2 试验结果分析  69-70
  5.3 冻融劈裂试验  70-72
    5.3.1 试验方法  70-71
    5.3.2 试验结果分析  71-72
  5.4 本章小结  72-74
第六章硅藻土改性沥青混合料隔热性能研究  74-87
  6.1 硅藻土改性沥青混合料热传导试验  74-79
    6.1.1 试验方法  74-75
    6.1.2 数据分析  75-79
  6.2 热导率试验  79-81
    6.2.1 试验方法  79-80
    6.2.2 试验结果分析  80-81
  6.3 路面温度场数值模拟  81-85
    6.3.1 沥青路面温度场计算参数  81-82
    6.3.2 温度场计算模型  82-83
    6.3.3 计算结果分析  83-85
  6.4 本章小结  85-87
第七章结论与展望  87-89
  7.1 本文的主要结论  87-88
  7.2 进一步的研究建议  88-89
参考文献  89-92
致谢  92-93
在学期间发表的论文及参与的科研项目  93

多年冻土地区硅藻土改性沥青性能研究

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