高性能橡胶沥青应力吸收层应用技术研究
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摘要
本文针对水泥混凝土路面白改黑中的应力吸收层展开研究,对防止旧水泥混凝土路面裂缝的反射、提高白改黑路面的使用性能和延长使用寿命均具有重要的使用价值；同时,对于应力吸收层结合料采用废旧轮胎橡胶粉改性沥青,实现废旧轮胎的循环再生利用,既能节约工程造价,又能保护环境,具有重要的经济效益、社会效益、环境效益。
本文首先使用ABAQUS对应力吸收层的结构进行分析,建立模型对应力吸收层的受力状态进行了模拟,提出了应力吸收层合理的模量和厚度的范围。
通过对橡胶沥青的试验研究,运用沥青常规指标以及锥入度,低温弯曲指标综合分析确定了应力吸收层所用橡胶沥青橡胶粉的掺量、无机外加剂优化方案以及高粘剂掺量,最后设计出了高性能橡胶沥青。
通过对橡胶沥青混合料的研究,利用低温弯曲试验、韧度试验、层间粘结试验来综合评价橡胶沥青混合料的性能。最终确定了新型应力吸收层形式——SATI (Stress Absorbing Toughness Interlayer),一种高韧性,低模量以橡胶沥青作为结合料的应力吸收层形式。
最后通过对SATI和砂粒式沥青混凝土应力吸收层的材料和成本进行分析,对SATI的实际工程可行性进行了考证。
The essay researched on stress absorbing layer when cement concrete pavement additionally paved with asphalt concrete; the research plays a significant role in preventing early cement concrete pavement cracks reflection, improving additional asphalt concrete pavement service performance and prolonging its life expectancy. Meanwhile, the essay applies waste tire rubber modified asphalt in stress absorbing layer binder; this method is construction cost-saving and environment-friendly, which would not only fulfill waste tire cyclic utilization, but also be of great significance to economical, social, and environmental benefits.
The essay first applies ABAQUS to analyze stress absorbing layer structure, and builds model to simulate stress state of stress absorbing layer, and then put forward a reasonable stress absorbing layer modulus and thickness range.
Through the experiment research on rubber asphalt, applying conventional indicators of asphalt, cone penetration, and the index of low temperature flexibility, the essay comprehensively analyzes, then defines the qualities of rubber ashes and high viscosity added in rubber asphalt stress absorbing layer, and optimal plan of inorganic additives, finally arrive at a high-performance rubber asphalt.
Through the research on rubber asphalt mixture, applying Low temperature flexibility test, toughness test, interlayer bonding test, the essay is able to comprehensively evaluate the propriety of rubber asphalt mixture. Conclusively, the author determine to take the new style—SATI (Stress Absorbing Toughness Interlayer) as the form of absorbing layer, which is a kind of high toughness, low modulus absorbing layer form taken rubber asphalt as mixture.
Finally, the essay verifies the SATI real practices feasibility through the analysis of SATI and sand asphalt concrete materials and costs.
本文首先使用ABAQUS对应力吸收层的结构进行分析,建立模型对应力吸收层的受力状态进行了模拟,提出了应力吸收层合理的模量和厚度的范围。
通过对橡胶沥青的试验研究,运用沥青常规指标以及锥入度,低温弯曲指标综合分析确定了应力吸收层所用橡胶沥青橡胶粉的掺量、无机外加剂优化方案以及高粘剂掺量,最后设计出了高性能橡胶沥青。
通过对橡胶沥青混合料的研究,利用低温弯曲试验、韧度试验、层间粘结试验来综合评价橡胶沥青混合料的性能。最终确定了新型应力吸收层形式——SATI (Stress Absorbing Toughness Interlayer),一种高韧性,低模量以橡胶沥青作为结合料的应力吸收层形式。
最后通过对SATI和砂粒式沥青混凝土应力吸收层的材料和成本进行分析,对SATI的实际工程可行性进行了考证。
The essay researched on stress absorbing layer when cement concrete pavement additionally paved with asphalt concrete; the research plays a significant role in preventing early cement concrete pavement cracks reflection, improving additional asphalt concrete pavement service performance and prolonging its life expectancy. Meanwhile, the essay applies waste tire rubber modified asphalt in stress absorbing layer binder; this method is construction cost-saving and environment-friendly, which would not only fulfill waste tire cyclic utilization, but also be of great significance to economical, social, and environmental benefits.
The essay first applies ABAQUS to analyze stress absorbing layer structure, and builds model to simulate stress state of stress absorbing layer, and then put forward a reasonable stress absorbing layer modulus and thickness range.
Through the experiment research on rubber asphalt, applying conventional indicators of asphalt, cone penetration, and the index of low temperature flexibility, the essay comprehensively analyzes, then defines the qualities of rubber ashes and high viscosity added in rubber asphalt stress absorbing layer, and optimal plan of inorganic additives, finally arrive at a high-performance rubber asphalt.
Through the research on rubber asphalt mixture, applying Low temperature flexibility test, toughness test, interlayer bonding test, the essay is able to comprehensively evaluate the propriety of rubber asphalt mixture. Conclusively, the author determine to take the new style—SATI (Stress Absorbing Toughness Interlayer) as the form of absorbing layer, which is a kind of high toughness, low modulus absorbing layer form taken rubber asphalt as mixture.
Finally, the essay verifies the SATI real practices feasibility through the analysis of SATI and sand asphalt concrete materials and costs.
引文
[1]孙祖望,陈彪.橡胶沥青技术应用指南.人民交通出版社.2007
[2]李兵.同步碎石应力吸收层性能研究[D].硕士学位论文.西安：长安大学,2008
[3]李祖仲.应力吸收层沥青混合料组成设计及抗裂性能研究[D]博士学位论文.西安：长安大学,2008
[4]申雷霄,王乾,王选仓.APP改性油毡在道路工程中的应用[J].现代交通技术,2008,6：35-36
[5]江苏省交通科学研究院.橡胶改性沥青在高速公路上的应用研究[R].2007
[6]蔚旭灿.应用数学力学方法研究沥青路面结构特性[D].博士学位论文,西安：长安大学,2007
[7]王新宽.橡胶沥青室内制作及性能研究[D].硕士学位论文,西安：长安大学,2010
[8]范令.基于层位功能的沥青混合料设计方法研究[D].硕士学位论文,西安：长安大学,2010
[9]周军,金富根,吕伟民.混凝土路面破碎改造技术的应用与分析[J].建设机械技术与管理2004,(9)：23-23
[10]交通部公路科学研究所.JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社,2004
[11]徐东.基于ALF加速加载试验的沥青路面车辙有限元模拟徐东[D].硕士学位论文,西安：长安大学,2010
[12]V.A.Karamians.Effect of Temperature on Fatigue Life of Asphalt Mixtures. Ohio State Univ.MS thesis,1973
[13]N.F.Coetzee, C. L. Monismith. Analytical Study of Minimization of Reflection Cracking in Asphalt Concrete Overlays by Use of a Rubber-asphalt Interlayer. TRR 700,1981, pp. 101-108
[14]C.L.Monismith,N.F.Coetzee.Reflection Cracking:Analysis, Laboratory State and Design Considerations. Proceedings of AAPT, Vol.49,1980, PP.268～313
[15]S.B.Seeds,B.F.McCulloughm,F.Carmichael.Asphalt Concrete Overlay Design Procedure Research Report 1007,Porland Cement Concrete Pavements Transportation, Washington D. C,1985,P26-36
[16]李志龙.沥青路面温度收缩开裂的热粘弹特性研究[D].博士学位论文.长沙：长沙理工大学,2006
[17]周志刚.交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D].博士学位论文.长沙：长沙理工大学,2006
[18]张肖宁等.沥青混合料抵抗反射裂缝能力的评价方法研究[J].华南理工大学学报2007,(11)：11-15
[19]钱杰,汪宽平,陆福宝,Simm.应力吸收层技术在盐通高速公路上的应用[J].公路交通科技,应用技术版,85-87
[20]刘元志,卢攀峰.新型应力吸收材料的制备及力学性能试验研究[J].国外建材科技.2006,27(4)
[21]覃峰,包惠明.同步碎石应力吸收层路用性能的研究[J].铁道标准设计.2007(11)：11-12,
[22]叶国铮.防治沥青路面反射裂缝的试验方法[J].中南公路工程,1997,(12)：28-34
[23]Greer and W.charles Jr. shear in asphalt overlays with fabric interlayers. proceedings of the transportation congress,1995,P442-453.
[24]谢军.荷载型反射裂缝的APA疲劳模拟试验研究[J].公路交通科技,2003,20(6)：5-7
[25]史保华,蔡良才,王声等.APP改性油毡作为沥青道面防裂层铺贴宽度与防裂效果试验研究[J].中国公路学报,2003,16(2)：5-9；
[26]胡长顺等.土工织物在PCC-AC结构中应用的理论与实践[J].公路,2000,45(9)：1-9
[27]石昆磊.高粘性沥青应力吸收层防治沥青路面反射裂缝的研究[D].硕士论文,哈尔滨：哈尔滨工业大学,2007
[28]孙立军.沥青路面结构行为理论[M].北京：人民交通出版社,2005：55-57
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