湿热地区桥面铺装动水行为及材料组成设计优化研究

论文摘要

广东地处亚热带季风气候区,常年高温多雨,且随着经济的快速发展,交通量大和超载已成为普遍现象,在这种环境下桥面铺装的病害十分严重。因此,针对广东地区混凝土梁桥的结构特点和使用条件,开展复合式桥面铺装材料优化研究,对提高桥面铺装使用性能和寿命具有重要的理论及现实意义。本文在对广东地区气候、交通条件和桥面铺装病害类型及成因进行深入调查分析的基础上,从动水行为和铺装层材料优化设计两个方面入手进行研究。动水行为方面,对桥面铺装层水损害的产生机理进行了深入分析,并利用课题组研发的“多功能沥青混合料动态渗水试验仪”进行了水损害控制指标—动力渗水系数试验研究。材料优化方面,在传统级配理论的基础上,提出了振动密实级配设计设计方法和多级嵌锁抗剪级配设计方法,在混合料沥青用量确定中增加了动力渗水系数和动稳定度两个指标,并基于桥面铺装层位功能分工,进行了掺加玻璃纤维的防水VAC-13和抗车辙MIAC-20沥青混合料配合比优化设计,并对其力学和路用性能进行了试验验证。最后结合广东省混凝土梁桥桥面铺装的特点,通过实体工程开展了玻璃纤维沥青混合料施工工艺和质量控制研究,并进行了社会经济效益分析,结果表明其具有较高的性价比,经济和社会效益显著,适合在广东地区大面积推广使用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 桥面铺装结构及材料研究现状
• 1.2.2 桥面铺装水损害研究现状
• 1.3 主要研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 广东省气候、交通及桥面铺装主要病害调查分析
• 2.1 气候、交通特性调查分析
• 2.1.1 气候环境
• 2.1.2 交通特性
• 2.2 桥面铺装主要病害类型及成因分析
• 2.2.1 主要病害类型
• 2.2.2 病害成因分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 复合式桥面铺装沥青层动水行为研究
• 3.1 铺装层水损害机理分析
• 3.1.1 集料与沥青的粘结-剥离机理
• 3.1.2 动水压力破坏机理
• 3.2 沥青铺装层水损害控制指标研究
• 3.2.1 铺装层渗水性影响因素分析
• 3.2.2 动力渗水控制指标研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 复合式桥面铺装沥青层材料组成优化方法研究
• 4.1 复合式桥面铺装材料、结构及层位功能分析
• 4.1.1 层位功能分析
• 4.1.2 基于层位功能的原材料选择
• 4.2 沥青铺装层混合料级配设计方法
• 4.2.1 级配理论及设计方法对比
• 4.2.2 振动密实级配设计
• 4.2.3 多级嵌锁抗剪级配设计
• 4.3 基于铺装层路用性能的最佳油石比确定方法
• 4.3.1 路用性能的控制指标研究
• 4.3.2 最佳油石比确定方法
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于层位功能的玻璃纤维沥青混合料配合比设计
• 5.1 原材料选择及试验方案
• 5.1.1 原材料选择
• 5.1.2 试验方案
• 5.2 防水沥青铺装上层材料配合比设计
• 5.2.1 设计思路
• 5.2.2 振动密实级配设计
• 5.2.3 玻璃纤维最佳掺量确定
• 5.2.4 最佳沥青用量确定
• 5.3 抗车辙沥青铺装下层材料配合比设计
• 5.3.1 设计思路
• 5.3.2 多级嵌锁抗剪级配设计
• 5.3.3 玻璃纤维最佳掺量确定
• 5.3.4 最佳沥青用量确定
• 5.4 铺装层沥青混合料力学特性及路用性能验证
• 5.4.1 沥青混合料的抗拉、抗压性能
• 5.4.2 沥青混合料高温抗剪性能
• 5.4.3 沥青混合料的疲劳性能
• 5.4.4 沥青混合料的水稳定性
• 5.5 本章小结
• 第六章 复合式桥面铺装实体工程研究
• 6.1 桥面铺装实体工程概况
• 6.2 水泥混凝土整体化层铺筑
• 6.3 玻纤沥青混合料铺装层铺筑与检测
• 6.3.1 玻纤沥青混合料设计
• 6.3.2 玻纤沥青混合料施工控制关键技术
• 6.3.3 施工质量跟踪检测与评价
• 6.4 社会经济效益分析
• 6.4.1 经济效益分析
• 6.4.2 社会效益分析
• 6.5 本章小结
• 结论及建议
• 主要研究结论
• 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢