SAMPAVE抗裂结构层材料及其路用性能研究
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摘要
无论在旧路加铺结构中,还是新建刚性或半刚性基层沥青路面中均存在反射裂缝问题,如何防止或延缓反射裂缝的产生成为目前公路界急需解决的问题。SAMPAVE((?)tress(?)bsorbing(?)ixtures(?)ment)技术是一项基于防止或延缓反射裂缝的产生、发展而提出的一种新技术。
首先,对SAMPAVE抗裂结构层改性沥青结合料进行了系统的研究,通过室内试验对各种因素进行分析,提出了适用于工程实际的改性方案并采用SHRP指标进行验证,保证了应力吸收层结合料与路用性能相结合。
其次,在混合料配合比设计方面,通过对比SGC设计法与马歇尔设计法确定的最佳沥青用量,提出实际工程可以采用将马歇尔设计方法确定的最佳沥青用量下调0.2%的思想,并进行了低温弯曲、水稳定性等试验验证其路用性能。
再次,鉴于目前用于评价普通混合料的试验方法并不适用于应力吸收层混合料,本文首次针对SAMPAVE抗裂结构层混合料提出了高温贯入试验及SCB(Semi-CircularBending)低温疲劳试验。较好的验证了SAMPAVE混合料高温稳定性与低温疲劳性能。
最后,试验路的成功铺筑,实现了SAMPAVE技术室内研究与工程实践相结合,推动了该技术的广泛应用。该技术的开发可以进一步推进新型路面结构以及耐久性路面结构应用技术的发展,对公路建设事业的发展具有非常重要的理论和现实意义。
The reflective cracking problem exists both in the asphalt overlay on old concrete and in the newly built asphalt pavement on rigid or semirigid base.How to delay or restrain the development of the reflective cracking is an urgent problem. SAMPAVE (Stress Absorbing Mixtures Pavement) is a new kind of technology to delay or restrain the development of the reflective cracking.
Firstly, many factors has bing analyzed on the asphalt binder of the SAMPAVE crack resistante layer, the modified scheme applying to project was put forward and was confirmed by SHRP index that unified with the road performance.
Secondly, in the mixture proportion design, the optimum asphalt content was designed by the SGC (superpave gyratory compactor) and the Marshall design procedure. Marshall method can determine the optimum asphalt content and when it declines 0.2% it can be applied into actual project.The low temperature curvature tests and water stability tests validate its road performance.
Thirdly, besause the present evaluation method on asphalt mixture is not suitable for the stress absorbing mixtures, the penetration test and low temperature SCB fatigue test were put forward for SAMPAVE for the first time. They can effectively validate its fatigue resistance and high-temperature deformation.
Lastly, SAMPAVE mixtures are succeedly paved and constructed. That unifies the room research and the project practice and impels its widely application. It also can promote the application of the new asphalt pavement and the perpetual pavement structures and impel the highway construction. It is important for the highway construction.
首先,对SAMPAVE抗裂结构层改性沥青结合料进行了系统的研究,通过室内试验对各种因素进行分析,提出了适用于工程实际的改性方案并采用SHRP指标进行验证,保证了应力吸收层结合料与路用性能相结合。
其次,在混合料配合比设计方面,通过对比SGC设计法与马歇尔设计法确定的最佳沥青用量,提出实际工程可以采用将马歇尔设计方法确定的最佳沥青用量下调0.2%的思想,并进行了低温弯曲、水稳定性等试验验证其路用性能。
再次,鉴于目前用于评价普通混合料的试验方法并不适用于应力吸收层混合料,本文首次针对SAMPAVE抗裂结构层混合料提出了高温贯入试验及SCB(Semi-CircularBending)低温疲劳试验。较好的验证了SAMPAVE混合料高温稳定性与低温疲劳性能。
最后,试验路的成功铺筑,实现了SAMPAVE技术室内研究与工程实践相结合,推动了该技术的广泛应用。该技术的开发可以进一步推进新型路面结构以及耐久性路面结构应用技术的发展,对公路建设事业的发展具有非常重要的理论和现实意义。
The reflective cracking problem exists both in the asphalt overlay on old concrete and in the newly built asphalt pavement on rigid or semirigid base.How to delay or restrain the development of the reflective cracking is an urgent problem. SAMPAVE (Stress Absorbing Mixtures Pavement) is a new kind of technology to delay or restrain the development of the reflective cracking.
Firstly, many factors has bing analyzed on the asphalt binder of the SAMPAVE crack resistante layer, the modified scheme applying to project was put forward and was confirmed by SHRP index that unified with the road performance.
Secondly, in the mixture proportion design, the optimum asphalt content was designed by the SGC (superpave gyratory compactor) and the Marshall design procedure. Marshall method can determine the optimum asphalt content and when it declines 0.2% it can be applied into actual project.The low temperature curvature tests and water stability tests validate its road performance.
Thirdly, besause the present evaluation method on asphalt mixture is not suitable for the stress absorbing mixtures, the penetration test and low temperature SCB fatigue test were put forward for SAMPAVE for the first time. They can effectively validate its fatigue resistance and high-temperature deformation.
Lastly, SAMPAVE mixtures are succeedly paved and constructed. That unifies the room research and the project practice and impels its widely application. It also can promote the application of the new asphalt pavement and the perpetual pavement structures and impel the highway construction. It is important for the highway construction.
引文
[1]周军,吕伟民.混凝土路面破碎改造技术的应用与分析[J],华东公路2001.3
[2]郑健龙.沥青路面抗裂设计理论与方法[M],人民交通出版社,2003.7
[3]孙四平.旧水泥混凝土路面的沥青加铺层结构设计初探[J],华东公路,1999.5
[4]姚祖康.水泥混凝土路面设计理论和方法[M],北京:人民交通出版社,2003
[5]L.H.Lewandowski,Polymer Modification of asphaltbingders,Rubber Chem Technol,1994,67,447-480
[6]D.C.Thompson.In"Bitumen Materials:Asphalt Tars and Pitches"(A.J.Hoiberg Ed.).Robert Krieger Publishing Co,1979
[7]赵可.沥青及沥青混合料改性研究,西安公路交通大学博士学位论文,1999年4月
[8]黄卫东,孙立军.SBS改性沥青的混合原理与过程,同济大学学报,2002年9月
[9]张玉贞.聚合物改性沥青相容性研究,石油大学博士学位论文,2001年5月
[10]温贵安.橡胶反应共混改性沥青的高性能化和稳定化研究[D],上海交通大学博士论文,2001
[11]张争奇等.改性沥青机理研究,西安公路交通大学学报,V18,No.4,1998.10
[12]LI Fu-pu(李福普),SHEN Jin-an(沈金安).The match and harmonization of polymer modified asphalt (聚合物改性沥青的配伍性与相容性)[J].The science and technology of pavement traffic(公路交通科技),1999,16(3):1-5
[13]陈华鑫.SBS改性沥青路用性能与机理研究,长安大学博士学位论文[D],2006.6
[14]陈华鑫,王秉纲.基质沥青和SBS改性剂的相互作用机理分析,公路2007.2
[15]沈金安.改性沥青与SMA[M].北京:人民交通出版社,1999
[16]张玉玲.SBS改性沥青低温延度影响因素分析.石油沥青,2005,19(2):39-41
[17]李水平,范维玉,陈树坤,刘洪祥.SBS改性沥青微观形态结构及性能的研究.石油与天然气化工,32(3):147-149
[18]黄卫东,孙立军.SBS改性沥青显微结构及相态结构研究.中国建筑防水2003(4)
[19]武憼民,李祝龙,吴大诚等.路用橡塑复合改性沥青技术及工业化装置.公路,2000.10:73-76
[20]Lee YJ,France L M,Hawley M C.The effect of network formation on the properties of SBR modified asphalt binders[J].Rubber Chemistry and Technology,1997,70(2):256-263.
[21]M.G.Bouldin.Rheology and Microst ructure of Polymer Asphalt blends.Rubber Chem Technol,64(577),1992
[22]王小妹,熊伟,刘惠兴.SBR改性道路沥青的研究.橡胶工业,2000(47):353-355
[23]王仕峰,王迪珍,钟汉权.交联SBR改性沥青的研究.橡胶工业,2002(49):210-214
[24]吉永海,郭淑华,李锐.SBS改性沥青的相容性和稳定性机理.石油学报,2002(3)
[25]李克友,张菊华,向福如.高分子合成原理及工艺学[M].北京:科学出版社,1999.294-295
[26]Brion B Y,Tanguy A.Paving asphalt polymer blends,relationship between composition,structure and properties[J].AAPT,1988,57:41-64
[27]黄卫东,孙立军.SBS改性沥青软化点的衰变.中国公路学报,2002,15(2):1-3
[28]张争奇.对SBS改性沥青试验中异常现象的研究.西安公路交通大学学报,2001,21(4):13-16
[29]黄卫东.SBS改性沥青流变性质与显微结构的关系.同济大学学报,2003,31(8):916-920
[30]原健安,钟青华,纪东.SBS改性沥青热储存过程中软化点衰减机理分析.石油沥青,2003,17(2):39-41
[31]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社,2001
[32]吴旷怀,张肖宁.沥青混合料设计综述.广州大学学报(自然科学版):2005,4(5):456-461
[33]张岳峰,李小利,刘晓星,丁建伟.GTM沥青混合料设计方法.中外公路:2006,26(5):142-145
[34]张肖宁,王绍怀,吴旷怀,王端宜.沥青混合料组成设计的CAVF法.公路:2001.12:17-20
[35]中华人民共和国行业标准JTJ052-2000[S],公路工程沥青及沥青混合料试验规程,人民交通出版社,2000
[36]李祖仲.应力吸收层沥青混合料路用性能研究[D],硕士学位论文.长安大学,2005.6
[37]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范(JTJ F40-2004).北京:人民交通出版社,2004
[38]沈金安.关于沥青混合料配合比设计确定最佳沥青用量的问题[J].公路,2001(11):1-5
[39]王昌衡,龚平.SUPERPAVE与马歇尔法沥青混合料设计方法对比研究.中外公路,2005,25(8):115-117
[40]郁炳生,金涛,钱喜红,马志刚,陈兴伟,王宇辉,马卫民,黄文.沥青混合料旋转压实成型与马氏制件的比较.华东公路,2003(1):78-8
[41]AASHTO(暂行).PP5-93 Standard Practice for the labolatory Evalution of Modified Asphalt Systems.1995
[42]杨斌,陈拴发,王秉纲,李祖仲.模拟沥青加铺层反射裂缝扩展的MTS疲劳试验.公路,2006.2:117-120
[43]廖卫东,陈拴发,刘云全.STRATA应力吸收层抗疲劳特性研究.武汉理工大学学报,2003,25(12):1-4
[44]Huang Baoshan,Shu Xiang.Comparison of Semi-Circular Bending and Indirect Tensile Strength Tests forHMA Mixtures.第五届交通运输领域国际学术会议论文集.北京:人民交通出版社,2005.6
[2]郑健龙.沥青路面抗裂设计理论与方法[M],人民交通出版社,2003.7
[3]孙四平.旧水泥混凝土路面的沥青加铺层结构设计初探[J],华东公路,1999.5
[4]姚祖康.水泥混凝土路面设计理论和方法[M],北京:人民交通出版社,2003
[5]L.H.Lewandowski,Polymer Modification of asphaltbingders,Rubber Chem Technol,1994,67,447-480
[6]D.C.Thompson.In"Bitumen Materials:Asphalt Tars and Pitches"(A.J.Hoiberg Ed.).Robert Krieger Publishing Co,1979
[7]赵可.沥青及沥青混合料改性研究,西安公路交通大学博士学位论文,1999年4月
[8]黄卫东,孙立军.SBS改性沥青的混合原理与过程,同济大学学报,2002年9月
[9]张玉贞.聚合物改性沥青相容性研究,石油大学博士学位论文,2001年5月
[10]温贵安.橡胶反应共混改性沥青的高性能化和稳定化研究[D],上海交通大学博士论文,2001
[11]张争奇等.改性沥青机理研究,西安公路交通大学学报,V18,No.4,1998.10
[12]LI Fu-pu(李福普),SHEN Jin-an(沈金安).The match and harmonization of polymer modified asphalt (聚合物改性沥青的配伍性与相容性)[J].The science and technology of pavement traffic(公路交通科技),1999,16(3):1-5
[13]陈华鑫.SBS改性沥青路用性能与机理研究,长安大学博士学位论文[D],2006.6
[14]陈华鑫,王秉纲.基质沥青和SBS改性剂的相互作用机理分析,公路2007.2
[15]沈金安.改性沥青与SMA[M].北京:人民交通出版社,1999
[16]张玉玲.SBS改性沥青低温延度影响因素分析.石油沥青,2005,19(2):39-41
[17]李水平,范维玉,陈树坤,刘洪祥.SBS改性沥青微观形态结构及性能的研究.石油与天然气化工,32(3):147-149
[18]黄卫东,孙立军.SBS改性沥青显微结构及相态结构研究.中国建筑防水2003(4)
[19]武憼民,李祝龙,吴大诚等.路用橡塑复合改性沥青技术及工业化装置.公路,2000.10:73-76
[20]Lee YJ,France L M,Hawley M C.The effect of network formation on the properties of SBR modified asphalt binders[J].Rubber Chemistry and Technology,1997,70(2):256-263.
[21]M.G.Bouldin.Rheology and Microst ructure of Polymer Asphalt blends.Rubber Chem Technol,64(577),1992
[22]王小妹,熊伟,刘惠兴.SBR改性道路沥青的研究.橡胶工业,2000(47):353-355
[23]王仕峰,王迪珍,钟汉权.交联SBR改性沥青的研究.橡胶工业,2002(49):210-214
[24]吉永海,郭淑华,李锐.SBS改性沥青的相容性和稳定性机理.石油学报,2002(3)
[25]李克友,张菊华,向福如.高分子合成原理及工艺学[M].北京:科学出版社,1999.294-295
[26]Brion B Y,Tanguy A.Paving asphalt polymer blends,relationship between composition,structure and properties[J].AAPT,1988,57:41-64
[27]黄卫东,孙立军.SBS改性沥青软化点的衰变.中国公路学报,2002,15(2):1-3
[28]张争奇.对SBS改性沥青试验中异常现象的研究.西安公路交通大学学报,2001,21(4):13-16
[29]黄卫东.SBS改性沥青流变性质与显微结构的关系.同济大学学报,2003,31(8):916-920
[30]原健安,钟青华,纪东.SBS改性沥青热储存过程中软化点衰减机理分析.石油沥青,2003,17(2):39-41
[31]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社,2001
[32]吴旷怀,张肖宁.沥青混合料设计综述.广州大学学报(自然科学版):2005,4(5):456-461
[33]张岳峰,李小利,刘晓星,丁建伟.GTM沥青混合料设计方法.中外公路:2006,26(5):142-145
[34]张肖宁,王绍怀,吴旷怀,王端宜.沥青混合料组成设计的CAVF法.公路:2001.12:17-20
[35]中华人民共和国行业标准JTJ052-2000[S],公路工程沥青及沥青混合料试验规程,人民交通出版社,2000
[36]李祖仲.应力吸收层沥青混合料路用性能研究[D],硕士学位论文.长安大学,2005.6
[37]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范(JTJ F40-2004).北京:人民交通出版社,2004
[38]沈金安.关于沥青混合料配合比设计确定最佳沥青用量的问题[J].公路,2001(11):1-5
[39]王昌衡,龚平.SUPERPAVE与马歇尔法沥青混合料设计方法对比研究.中外公路,2005,25(8):115-117
[40]郁炳生,金涛,钱喜红,马志刚,陈兴伟,王宇辉,马卫民,黄文.沥青混合料旋转压实成型与马氏制件的比较.华东公路,2003(1):78-8
[41]AASHTO(暂行).PP5-93 Standard Practice for the labolatory Evalution of Modified Asphalt Systems.1995
[42]杨斌,陈拴发,王秉纲,李祖仲.模拟沥青加铺层反射裂缝扩展的MTS疲劳试验.公路,2006.2:117-120
[43]廖卫东,陈拴发,刘云全.STRATA应力吸收层抗疲劳特性研究.武汉理工大学学报,2003,25(12):1-4
[44]Huang Baoshan,Shu Xiang.Comparison of Semi-Circular Bending and Indirect Tensile Strength Tests forHMA Mixtures.第五届交通运输领域国际学术会议论文集.北京:人民交通出版社,2005.6