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沥青混凝土路面裂缝修补技术研究

作　者: 庞绮玲
导　师: 尹健
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 沥青路面裂缝灌缝材料改性力学相容性施工工艺
分类号: U418.66
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

裂缝是沥青路面常见的病害之一,目前我国沥青路面修补技术大部分以表面填缝为主,耐久性较差且失效率高,因此,开展沥青路面修补技术研究对提高路面维修效率、保持路面的使用性能、延长路面使用寿命具有重要意义。本文基于国内南方某快速干线沥青路面实体工程,结合该沥青路面裂缝病害特征,采用自主研发的新型灌缝材料对沥青混凝土裂缝进行修补,通过对比沥青混凝土修补前后的力学性能,评价修补材料和沥青混合料的相容性,并提出一套高效的沥青路面裂缝修补施工工艺。主要研究内容如下：(1)通过对南方某快速干线沥青路面典型裂缝病害路段的裂缝分布、裂缝宽度、裂缝深度以及抽取裂缝处芯样进行了调查分析,结果表明：各线裂缝平均宽度在4～6mm之间,裂缝深度平均在60mm以上,裂缝类型主要是温度收缩裂缝、荷载疲劳裂缝和基层反射裂缝。(2)通过向环氧丙烯酸酯掺入聚氨酯预聚体进行改性,制备EA/PU IPN互穿网络聚合物灌浆材料,考察不同聚氨酯预聚体掺量对灌浆材料粘度、力学性能、体积稳定性、耐老化性能的影响规律,结果表明：聚氨酯预聚体掺量为30%(质量比)时,EA/PU IPN灌缝材料综合性能最好,其粘度为188.2mPa·s,拉伸强度为35.82MPa,收缩率为2%,10d老化拉伸强度较未进行改性的降低9.1%。(3)通过小梁弯曲拉伸试验、劈裂抗拉试验、斜切试验比较修补组合结构体系和原沥青混合料在不同温度下的力学性能,评价修补材料和沥青混合料的力学相容性。结果表明：修补组合结构低温抗裂性能良好,0℃弯拉强度达到原试件的93%,各温度下修补组合结构弯拉应变均满足规范对低温抗裂最小弯拉应变的要求,低温域(0℃～10℃)修补组合结构破坏能与原状试件接近,最高达到103%,应力应变曲线显示低温域修补组合结构变形协调性能与原状试件接近；在评价低温抗裂性能上,弯曲拉伸试验的评价指标相对于劈裂抗拉试验更为全面和准确；各温度下修补组合结构的抗剪切强度均高于原试件,其中50℃时达到原试件的220%,高温条件下其抵抗荷载和变形能力较好。(4)根据裂缝的宽度分类和破损情况,并结合修补材料渗透性强,粘结效果好的特点总结了无损灌缝修补、开槽灌缝修补和钻孔压力注浆修补三种修补方法。并提出了开槽、清缝、钻孔、安装注浆针嘴、灌缝材料配制、封缝、压力注浆、养生一套高效的注浆修补施工工艺流程。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-24
  1.1 研究意义  12-13
  1.2 沥青路面裂缝修补技术发展现状  13-17
    1.2.1 裂缝修补材料  13-16
    1.2.2 裂缝修补工艺与设备  16-17
  1.3 聚氨酯改性环氧树脂灌缝材料国内外研究现状  17-20
    1.3.1 国外研究现状  18-19
    1.3.2 国内研究现状  19-20
  1.4 存在的问题与发展趋势  20-22
    1.4.1 现有修补技术存在的问题  20-21
    1.4.2 发展趋势  21-22
  1.5 研究内容与技术路线  22-24
    1.5.1 主要研究内容  22
    1.5.2 技术路线  22-24
2 沥青路面裂缝普查与形成机理分析  24-36
  2.1 沥青路面裂缝病害普查  24-30
    2.1.1 工程概况  24-25
    2.1.2 调查方法  25-26
    2.1.3 调查结果  26-30
  2.2 裂缝形成机理分析  30-34
    2.2.1 荷载作用下裂缝形成机理  30-31
    2.2.2 温度作用下裂缝形成机理  31-33
    2.2.3 基层反射作用下裂缝形成机理  33-34
  2.3 本章小结  34-36
3 沥青路面裂缝修补材料性能优化  36-49
  3.1 修补材料性能要求  36-37
  3.2 沥青路面灌缝修补材料的制备  37-41
    3.2.1 裂缝修补材料的制备方法及反应机理  37-38
    3.2.2 原材料与实验仪器  38-39
    3.2.3 相关性能测试方法  39-41
  3.3 灌缝修补材料改性研究  41-47
    3.3.1 PU掺量对灌缝材料粘度的影响  41-42
    3.3.2 PU掺量对拉伸强度的影响  42-44
    3.3.3 PU掺量对体积收缩率的影响  44-45
    3.3.4 PU掺量对老化性能的影响  45-47
  3.4 本章小结  47-49
4 修补组合结构体系力学相容性研究  49-74
  4.1 力学性能相容性  49-51
  4.2 原材料  51
    4.2.1 沥青  51
    4.2.2 矿料  51
  4.3 弯曲拉伸试验  51-61
    4.3.1 低温弯曲试验方案  52-54
    4.3.2 基于弯曲试验的评价指标  54-61
  4.4 劈裂抗拉试验  61-66
    4.4.1 劈裂试验方案  61-63
    4.4.2 基于劈裂试验的评价指标  63-66
  4.5 低温抗裂试验方法比较  66-68
  4.6 斜切试验  68-72
    4.6.1 抗剪切强度试验方案  68-70
    4.6.2 斜切试验结果  70-72
  4.7 本章小结  72-74
5 裂缝修补材料应用技术研究  74-82
  5.1 裂缝修补时机  74
  5.2 裂缝修补方法  74-77
    5.2.1 无损灌缝修补  75
    5.2.2 开槽灌缝修补  75-76
    5.2.3 钻孔压力注浆修补  76-77
  5.3 钻孔压力注浆修补工艺流程  77-80
    5.3.1 开槽  78
    5.3.2 清缝和干燥  78
    5.3.3 钻孔  78-79
    5.3.4 安装注浆针嘴  79
    5.3.5 配制修补材料  79
    5.3.6 封缝  79
    5.3.7 压力注浆  79-80
    5.3.8 养生处理  80
  5.4 修补效果现场检测  80-81
  5.5 本章小结  81-82
6 结论与展望  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 展望  83-84
参考文献  84-90
攻读硕士学位期间参与项目及发表论文情况  90-91
致谢  91

沥青混凝土路面裂缝修补技术研究

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