含棕榈纤维的沥青混合料力学性能评级文献综述

 2022-10-28 10:10
  1. 文献综述(或调研报告):

随着经济的发展,私人汽车的拥有量和地区之间货物运输量的急剧增加,道路路面也承受着越来越重的荷载,因此,道路研究学者长期以来始终致力于提升路面的使用性能,其中以路面抗车辙性能为主,同时根据地区环境和具体情况对路面的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等性能进行必要的改进。沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)因其出色的抗车辙能力而逐渐成为重交通荷载路面面层的常用材料,几十年来,始终有不少国内外学者在对SMA混合料的级配、材料以及性能的提升方面进行研究,在完善SMA混合料的制作规范和扩大其使用范围等领域上做出显著的贡献。

  1. 沥青玛蹄脂碎石混合料的发展背景

二十世纪六、七十年代的德国冬季,由于汽车数量的增加以及大量带钉轮胎的使用,传统的热拌沥青混合料路面的磨耗十分严重,德国工程师Zichner针对该问题在道路建设中心实验室中发明了一种含大骨料的沥青玛蹄脂碎石混合料[1],这种混合料因其拥有很好的抗车辙性能,能够有效对抗带钉轮胎的磨耗而广泛应用于欧洲[2],同时1984年,沥青玛蹄脂碎石混合料的制作及使用被编入德国ZTV沥青混合料规范中。鉴于SMA在欧洲的成功应用,美国在1991年开始使用这一路面材料,1993年美国国家沥青混合料技术研究中心(NCAT)对已建成的SMA混合料路面进行各项性能的测试评估,评估结果显示该混合料路面在很多方面都有着良好表现[3]。1992年以来,我国也开始对SMA混合料技术进行相关研究,结合欧美的使用规范和方法,采用Novophalt技术及聚乙烯和热塑性弹性体SBS级配(参考美国SMA级配),对改性沥青SMA混合料的路用性能和施工工艺进行探讨[4]

  1. 沥青玛蹄脂碎石混合料设计研究

沥青玛蹄脂碎石混合料主要由粗集料形成的骨架空隙结构和沥青玛蹄脂填充形成,是一种典型的间断级配沥青混合料。它有显著的组成特征:粗集料多、沥青多、矿粉多、细集料少以及还需添加纤维稳定剂。

在SMA混合料组成设计方面:谭诗亮(2012)借鉴英国悬索桥桥面采用沥青玛蹄脂混合料桥面铺装的经验,针对国内SMA混合料高温性能评价方法开展试验。以英国BS1447:1988规范为标准分析混合料的基本性能,采用灰关联分析方法分析了TLA掺量、矿粉比例、粗集料比例等指标与高温性能之间的关联程度[5]

刘涛(2007)从SMA沥青混合料的体积参数对配合比设计方式进行研究,通过观察不同级配、沥青用量下的VMA和VCAmix的变化进行理论分析并得出VCAmix和VMA之间的关系式,从而提出了基于设计空隙率和VMA值进行SMA混合料级配设计的方法[6]。Y. F. Qiu和K. M. Lum(2006)采用Bailey方法进行沥青玛蹄脂混合料进行设计。不同于传统的以重量为准的设计方法,Bailey方式使用密实单元重量(RUW)百分比更加有效地根据体积比来保证SMA混合料的骨架嵌挤结构。研究发现,95%-105%的密实单元重量下粗集料的嵌挤效果得以形成,同时最佳油石比为5.5%[7]

E. Brown和John Haddock(1997)介绍了一种确定何时SMA混合料粗集料能够产生有效嵌挤的方法。该方法首先确定SMA混合物中仅含粗集料的部分的粗集料空隙(VCA)。其次是针对整个SMA混合物确定的VCA。当比较两个VCA值时,SMA混合物的VCA应小于或等于仅含粗骨料的部分的VCA,以确保良好的骨架嵌挤效果。他们使用五种不同的方法来确定粗骨料部分的VCA,以确定哪一种表现最好,并且是最实用的。还测定了该五种方法造成混合料的损失,并与由马歇尔锤击实的SMA混合物中破损的粗集料进行对比。结果表明,Superpave旋转式压实机和干式捣实法产生了最好的结果[8]

Xie Hongbin等人(2005)针对Superpave提出的利用100次旋转压实设计SMA混合料的建议进行了研究,鉴于许多地区发现100次旋转会过度压实材料,所以他们使用65次回转的较低压实水平并与设计规范进行对比。结果表明,通过65次回转设计的所有混合物满足SMA的最低沥青含量和VMA要求,并且其抗车辙性能仍然表现良好。因此,可以使用65次回转来设计更持久的SMA混合料[9]

  1. 沥青玛蹄脂碎石混合料性能分析

SMA混合料的广泛应用主要是由于其优越的抗车辙性能以及承受重载交通的能力,并且大骨料间断级配还能让其有很好的耐磨耗性,减少噪音。尽管其造价较高,但由于其使用寿命长,综合看来仍具有很好地经济性。

为了更加客观地评价SMA混合料的性能优缺点,目前已经有很多SMA混合料与其他类型混合料性能对比研究:杨洋等人(2012)探究了SMA沥青混合料的组成成分及特点,并与AC、OGFC沥青混合料进行性能对比试验分析,根据三种不同级配组成的沥青混合料(悬浮密实型、骨架密实型和骨架空隙型)的性能试验结果,对比分析并总结出了SMA沥青混合料高低温性能优良、水稳定性好以及耐久性高的特点[10]。Ibrahim M. Asi (2005)在实验室中研究对比SMA沥青混合料和普通密级配沥青混合料之间的性能差异。他的结果显示,SMA沥青混合料由于最佳油石比较高从而导致马歇尔稳定度低于普通密级配混凝土,但其浸水马歇尔试验后马歇尔稳定度的损失值较小,并且在高温气候下其耐久性、抗车辙性都优于普通密级配沥青混凝土[11]。Walaa S. Mogawer等人(1994)利用旋转压实(GTM),有侧限和无侧限重复荷载试验、法国路面车辙机和乔治亚州荷载车辙机来评估SMA混合料的耐久性与抗车辙性能。和另外两种密级配混合料对比研究,发现SMA混合料的抗车辙性能满足要求,同时其水稳定性,低温抗裂性能都较好,耐久性高[12]。F. Moghadas Nejad等人(2010)利用劈裂劲度模量试验研究沥青玛蹄脂混合料(SMA)和普通热拌沥青混合料(HMA)的疲劳性能。利用Wohler的疲劳寿命预测模型,对三种温度下(5℃,25℃和40℃)的劈裂试验所得到的劲度模量进行计算从而得出两种材料的疲劳寿命。此外,根据该模型的沥青混合料性能参数,他还给出了沥青混合料的油石比、粗细集料含量以及集料类型对疲劳寿命的影响大小[13]

  1. 纤维稳定剂相关研究

将纤维用于提升材料性能的方法或许早已有之,最早在中国4000年前建造的拱门以及2000年前建造的长城之中便有了含有纤维的粘土[14]。而现代将纤维掺入到材料中使用则始于在1906年代早期[15]。由于SMA混合料沥青含量高,空隙率低的特点,在施工使用过程中极易发生沥青离析以及路面油斑现象,所以必须使用添加剂进行稳定,增强沥青与集料的结合。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。