高韧型冷拌冷铺超薄磨耗层功能特性与施工工艺研究

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相比传统热拌超薄磨耗层而言,冷拌超薄磨耗层具有节约资源、降低能耗、减少碳排放等优势,同时其受施工环境温度影响低、施工安全性高,是非常具有发展前景的路面材料之一。但是,由于冷拌超薄磨耗层所用材料属性、施工工艺受限,其自身强度、耐久性能较常规热拌超薄磨耗层低。目前常用冷拌超薄磨耗层有稀浆封层、微表处等技术,通常使用寿命仅有2~3年,且成型后的路面表面粗糙度大、平整度较差,耐久性低,导致推广受到限制。因此,如何结合两类薄层罩面技术的优势,形成一种全新的高性能冷拌冷铺薄层罩面技术体系,使其既能实现常温施工,又可确保路用性能和行驶品质达到甚至超越热拌薄层罩面,对于提高路面养护质量、为国家道路固定资产的养护和保值提供更具经济效益比的技术方案具有重要意义,这也将进一步促进绿色环保道路技术的发展,对交通基础设施建设行业的“碳达峰、碳中和”目标有着现实意义。本文针对常规冷拌超薄磨耗层的技术缺陷,通过优选原材料、优化级配设计、提高沥青用量等,形成高韧型冷拌冷铺超薄磨耗层(Cold-mixed Ultra-thin Friction Course,简称CTFC)最佳配合比设计。过程中提出了各项原材料技术要求及相关指标,建议级配设计范围、以及将油膜厚度作为最佳油石比甄选参考指标。本文选取养生时间、养生温度两个水平探究高韧冷拌沥青混合料的最佳成型养生方式,使用最佳养生方式进行配合比设计验证,试验结果规律与最佳配合比设计保持一致。此外,进行最佳养生方式下常规路用性能测试,结果表明高韧型冷拌冷铺超薄磨耗层具有良好的路用性能:动稳定度>5000次/mm、残留稳定度强度比>85%、冻融劈裂试验残留强度比>80%、飞散损失率<10%。本文选取与路面裂缝类型匹配程度最高的低温弯曲试验、小梁冲击韧性试验、半圆弯曲断裂试验、四点弯曲疲劳寿命试验开展高韧型冷拌冷铺超薄磨耗层的抗裂性能研究。试验表明,CTFC比传统热拌超薄磨耗层NOVACHIP、AC-10有更好的抗裂性能,其中CTFC的极限弯拉应变、冲击韧性均为NOVACHIP、AC-10的3-4倍,同时,CTFC的四点弯曲疲劳寿命高达224671次,是传统薄层罩面SMA-10的20倍。本文简述了高韧型冷拌冷铺超薄磨耗层的拌和、摊铺、碾压施工特点及要求,提出了建议拌和、碾压方案,并针对下承层界面处治、高韧冷拌沥青混合料和易性评价、成品路表构造及抗滑性能展开研究,为高性能冷铺超薄磨耗层铺装理论提供参考依据。
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