大跨径钢箱梁桥面铺装环氧沥青混合料性能研究

论文摘要

环氧沥青是在沥青中添加环氧树脂、固化剂以及其他添加剂等多种材料掺配而成的新型热固性改性沥青材料。其热固性赋予了环氧沥青优良的物理、力学性能。用环氧沥青拌制的沥青混合料,具有强度高、韧性好、优良的高温、低温稳定性、抗疲劳性能、耐腐蚀性能等特点,其路用性能比普通沥青混合料优异得多。国内从南京长江二桥开始,在大跨径钢箱梁桥面铺装工程中引进并开展环氧沥青混凝土技术的研究与推广应用工作。论文在调查国内已建成钢桥面铺装工程基础上,对美国ChemCo System公司生产的环氧沥青和日本大有建设株式会社生产的TAF环氧沥青及混合料的性能进行研究,并对其工程适用性进行评价,以推进美国环氧沥青和日本环氧沥青在钢桥面铺装技术的运用。论文通过结合料的粘温曲线的测定、BBR小梁弯曲试验、软化点试验等,从高低温等多个方面比较了两种环氧沥青结合料性能的差异,结果表明两种环氧沥青结合料具有相当优异的高温性能,美国环氧沥青结合料较日本环氧沥青结合料柔韧性与低温抗裂性能好。并针对两种环氧沥青混合料进行了目标配合比设计,确定了矿料的级配范围、混合料的最佳油石比以及各自的技术要求等参数。论文针对环氧沥青混合料的强度、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗疲劳性能等进行了全面系统的分析研究。结果表明日本环氧沥青混合料强度要比美国环氧沥青高,但是美国环氧沥青混合料抗疲劳性能、水稳定性及低温抗裂性能明显优于日本环氧沥青混合料。同时,论文还对两种环氧沥青混合料进行了经济分析。最后,针对广州珠江黄埔大桥桥面铺装工程实际,论文根据两种环氧沥青的特性,并结合室内试验研究成果,提出了最终实桥铺装技术方案。并对美国环氧沥青和日本环氧沥青在钢桥面铺装的施工提出了具体技术要求,为今后国内环氧沥青混凝土铺装的实施与推广提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 正交异性钢桥面板特点
• 1.1.2 钢桥面铺装技术
• 1.1.3 钢桥面铺装的基本性能要求
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 钢桥面常用铺装材料
• 1.2.2 钢桥面常用铺装结构组合
• 1.3 广州珠江黄埔大桥使用条件分析
• 1.3.1 环境条件
• 1.3.2 荷载及交通条件
• 1.3.3 桥面铺装支撑结构的构造条件
• 1.3.4 技术要求
• 1.4 本文研究内容以及主要研究技术路线
• 第二章 国内钢桥面环氧沥青混合料铺装层调查分析
• 2.1 南京长江二桥
• 2.1.1 铺装层结构
• 2.1.2 铺装材料
• 2.1.3 配合比设计
• 2.1.4 南京长江二桥使用现状
• 2.2 润扬长江公路大桥
• 2.2.1 钢桥面铺装设计方案
• 2.2.2 铺装材料
• 2.2.3 配合比设计
• 2.2.4 润扬长江公路大桥使用现状
• 2.3 天津大沽桥
• 2.3.1 铺装材料
• 2.3.2 配合比设计
• 2.4 江阴大桥
• 2.4.1 铺装材料
• 2.4.2 配合比设计
• 2.4.3 江阴大桥使用现状
• 2.5 南京长江三桥
• 2.5.1 铺装材料
• 2.5.2 配合比设计
• 2.6 湛江海湾大桥
• 2.6.1 铺装结构
• 2.6.2 铺装材料
• 2.6.3 配合比设计
• 2.7 小结
• 第三章 原材料试验研究
• 3.1 美国环氧沥青
• 3.1.1 美国环氧沥青组成
• 3.1.2 美国环氧沥青结合料固化后技术指标
• 3.1.3 美国环氧沥青粘温特性研究
• 3.1.4 美国环氧沥青结合料高温性能研究
• 3.1.5 美国环氧沥青结合料低温性能研究
• 3.2 日本环氧沥青
• 3.2.1 日本环氧沥青组成
• 3.2.2 日本环氧沥青结合料固化后技术指标
• 3.2.3 日本环氧沥青结合料粘温特性研究
• 3.2.4 日本环氧沥青结合料高温性能研究
• 3.2.5 日本环氧沥青结合料低温性能研究
• 3.3 集料
• 3.4 小结
• 第四章 环氧沥青混合料配合比设计
• 4.1 矿料级配的确定
• 4.2 美国环氧沥青混合料配合比研究
• 4.2.1 美国环氧沥青混合料主要技术指标要求
• 4.2.2 美国环氧沥青混合料马歇尔试件制作
• 4.2.3 美国环氧沥青混合料最佳沥青用量的确定
• 4.2.4 时温对美国环氧沥青混合料性能的影响
• 4.2.5 美国环氧沥青混合料养护时间的确定
• 4.2.6 小结
• 4.3 日本环氧沥青混合料配合比设计研究
• 4.3.1 日本环氧沥青混合料主要技术指标要求
• 4.3.2 日本环氧沥青混合料马歇尔试件制作方法
• 4.3.3 日本环氧沥青混合料最佳沥青用量的确定
• 4.3.4 时温对日本环氧沥青混合料空隙率的影响
• 4.3.5 时温对于日本环氧沥青混合料强度的影响
• 4.3.6 日本环氧沥青混合料养护时间的确定
• 4.3.7 小结
• 第五章 环氧沥青混合料的路用性能研究
• 5.1 钢桥面铺装层对环氧沥青混合料力学性能的要求
• 5.2 环氧沥青混合料强度性能研究
• 5.2.1 马歇尔稳定度
• 5.2.2 抗压强度
• 5.3 环氧沥青混合料的温度稳定性研究
• 5.3.1 环氧沥青混合料高温稳定性研究
• 5.3.2 环氧沥青混合料低温抗裂性能研究
• 5.4 环氧沥青混合料水稳定性研究
• 5.4.1 浸水马歇尔性能研究
• 5.4.2 冻融循环劈裂强度比较
• 5.5 环氧沥青混合料抗压回弹模量研究
• 5.5.1 抗压回弹模量试验方法
• 5.5.2 抗压回弹模量试验结果
• 5.6 环氧沥青混合料疲劳性能研究
• 5.6.1 试验方法
• 5.6.2 疲劳试验方法的确定
• 5.6.3 荷载控制模式
• 5.6.4 荷载作用频率和荷载波形
• 5.6.5 应力水平的选择
• 5.6.6 疲劳试验过程及试验数据
• 5.7 小结
• 第六章 珠江黄埔大桥钢桥面铺装技术方案优选论证
• 6.1 技术方案确定
• 6.2 环氧沥青混合料级配的确定
• 6.2.1 级配选择
• 6.2.2 环氧沥青混合料级配确定
• 6.3 环氧沥青结合料的选定
• 6.3.1 不同环氧沥青混合料力学强度分析
• 6.3.2 不同环氧沥青混合料水稳性分析
• 6.3.3 不同环氧沥青混合料高温稳定性对比
• 6.3.4 不同环氧沥青混合料低温抗裂性对比分析
• 6.3.5 不同环氧沥青混合料疲劳性能对比分析
• 6.3.6 环氧沥青结合料的选择
• 6.4 环氧沥青混合料集料的确定
• 6.5 技术方案经济分析
• 6.6 小结
• 第七章 珠江黄埔大桥钢桥面铺装层目标配合比设计研究
• 7.1 设计思路
• 7.2 原材料试验
• 7.2.1 集料筛分及密度
• 7.2.2 集料性能
• 7.2.3 环氧沥青结合料
• 7.3 美国环氧沥青混合料配合比设计
• 7.3.1 级配确定
• 7.3.2 美国环氧沥青混合料的主要技术指标
• 7.3.3 最佳沥青用量的确定
• 7.3.4 美国环氧沥青混合料水稳定性研究
• 7.3.5 美国环氧沥青混合料高温稳定性研究
• 7.3.6 美国环氧沥青混合料渗水性能研究
• 7.3.7 美国环氧沥青混合料目标配合比推荐方案
• 7.4 日本环氧沥青混合料配合比设计
• 7.4.1 级配确定
• 7.4.2 日本环氧沥青混合料的主要技术指标
• 7.4.3 日本环氧沥青混合料试件制作过程
• 7.4.4 最佳沥青用量的确定
• 7.4.5 日本环氧沥青混合料水稳定性研究
• 7.4.6 日本环氧沥青混合料高温稳定性研究
• 7.4.7 日本环氧沥青混合料渗水性能研究
• 7.4.8 日本环氧沥青混合料目标配合比推荐方案
• 第八章 不同环氧沥青混合料施工工艺研究
• 8.1 美国环氧沥青施工工艺
• 8.1.1 施工组织设计
• 8.1.2 环氧沥青混合料的生产及运输
• 8.1.3 环氧沥青混合料的摊铺
• 8.1.4 混合料的碾压
• 8.1.5 接缝的处理
• 8.1.6 养护
• 8.1.7 质量控制标准
• 8.2 日本环氧沥青混合料施工工艺
• 8.2.1 日本环氧沥青混合料的生产
• 8.2.2 日本环氧沥青混合料的运输
• 8.2.3 日本环氧沥青混合料摊铺
• 8.2.4 日本环氧沥青混合料的碾压
• 8.2.5 日本环氧沥青混合料的养护
• 结语与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢