摘 要

半柔性路面是一种在开级配的母体沥青混合料中加入水泥浆料形成的新型路面材料，它具有沥青路面的柔性和水泥混凝土路面的刚性，能很好地避免早期破坏、局部拥包路面唧浆、路面边缘碎裂、局部的沥青混凝土层剥落等路面损坏的现象，此外其抗荷载性能、高温稳定性能、低温抗裂性能、抗疲劳性能和抗滑性能都比较好，有望成为一种先进的路面材料。

本文依据国内外对半柔性路面材料的研究成果，选用钢渣和玄武岩两种集料制备半柔性路面材料试样，先通过计算试样的空隙率、测试它们的马歇尔稳定度和飞散损失来调整沥青混合料的配合比，再利用选定的配合比和沙浆配方采用灌入式的方法制备试样，通过车辙实验和间接拉伸实验来评价试样的高温稳定性和路用性能，将钢渣集料制备的试样和玄武岩制备的进行对比，研究钢渣代替传统集料的优点，并且将母体沥青混合料和半柔性沥青混合料进行对比，研究半柔性路面材料性能特点。

研究结果表明，半柔性路面材料的路用性能优于母体沥青混合料，而且钢渣集料制备的半柔性路面材料与玄武岩集料制备的相比，在高温稳定性和路用性能上相差不大，因此可利用钢渣替代普通集料制备半柔性路面材料。

利用固体废弃物钢渣作为集料制备半柔性路面材料，不仅能够做到废物利用、节约大量石料资源，而且可以赋予沥青路面更好的路用性能，对于保障公路的安全畅通、交通领域的节能减排以及经济社会的可持续发展都具有重要的战略意义。

关键词：半柔性路面材料；钢渣集料；灌浆

Abstract

Semi flexible pavement is a new pavement material formed by adding cement slurry into open graded asphalt mixture. It has the flexibility of asphalt pavement and the rigidity of cement concrete pavement. The application of semi flexible pavement material can avoid the early damage, local folding and pavement squeezing, pavement edge chipping, asphalt concrete pavement layer peeling and other local damage phenomenon. In addition, the semi flexible pavement also have good high temperature stability, low temperature crack resistance, fatigue resistance and skid resistance, and thus it will probably become an advanced pavement material.

Domestic and foreign scholars have done a lot of research on the properties of semi flexible pavement. Based on their research results, steel slag and basalt were used as aggregates respectively to prepare semi flexible pavement samples. First, the gradation of the open graded asphalt mixture was adjusted according to the air void content, Marshall Stability and particle loss of the asphalt concrete prepared. Then, the selected cement slurry was added into the porous asphalt concrete to prepare the semi flexible sample. The high temperature stability and indirect tensile modulus of the samples are evaluated by rutting test and indirect tensile test. The samples prepared with steel slag aggregates and basalt were compared to study the advantages of steel slag instead of traditional aggregate. And the properties of asphalt mixture matrix and semi flexible asphalt mixture are compared to study the semi flexible pavement material performance characteristics.

The results show that the pavement performance of semi flexible pavement material is better than that of the asphalt mixture matrix. And the semi flexible pavement material prepared with steel slag aggregates has little difference in pavement performance compared with semi flexible pavement material prepared with basalt aggregate. So, traditional aggregated can be replaced with steel slag aggregates to prepare semi flexible pavement material.

Preparing semi flexible pavement material with steel slag aggregates not only reuses the waste and saves a great amount of traditional aggregate, but also introduces better pavement performance to asphalt pavement, thus having important strategic significance for the emission reduction of transportation and the sustainable development of the society.

Key words: Semi flexible pavement material Steel slag aggregate Grouting

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

1.3技术路线 3

1.3.1研究内容 3

1.3.2技术路线 4

第2章原材料及实验方法 5

2.1原材料 5

2.1.1集料 5

2.1.2 沥青 5

2.1.3矿粉 6

2.1.4水泥 6

2.1.5高粘改性剂 7

2.2实验方法 7

2.2.1马歇尔稳定度试验 7

2.2.2肯塔堡飞散试验 8

2.2.3间接拉伸回弹模量测试 8

2.2.4间接拉伸疲劳寿命实验 8

第3章 钢渣集料半柔性路面材料的制备 10

3.1实验方法 10

3.1.1母体沥青混合料设计 10

3.1.2水泥浆配比设计 12

3.2马歇尔试样的制备 13

3.3车辙试样的制备 14

3.4水泥砂浆的制备 15

3.5灌浆具体操作步骤 15

第4章钢渣集料半柔性路面材料的性能 16

4.1半柔性路面材料车辙实验 16

4.2钢渣集料半柔性路面材料路用性能分析 17

4.2.1间接拉伸模量 17

4.2.2间接拉伸疲劳 19

第5章结论与展望 23

5.1 实验结论 23

5.2研究展望 23

参考文献 25

致谢 27

第1章绪论

1.1 研究背景

目前世界上的路面主要是两种，一种是以水泥混凝土路面为代表的刚性路面，一种是以沥青混凝土路面为代表的柔性路面。水泥混凝土路面施工工期长、路面不平整、渗水能力较差、行车舒适性差、不易维修，但是其刚性较大，能承载较大的载荷，而且耐冲击性能较好。相比水泥混凝土路面，沥青混凝土路面目前使用得更加广泛，是目前全世界铺设最长的道路，而且沥青路面的优点比较突出，其无缝接、施工工期短、路面平整、行车舒适性强等特点而被人们所重用，但是其基本性能和结构容易受到温度的影响，在高温地区沥青的粘结性能会下降，骨料容易产生滑动和位移，使得沥青路面在高温地区经常出现裂缝、坑槽、车辙等现象^[1,2]。

现代社会的快速发展在交通行业上得到了很好的体现，随着经济水平的快速提高，我国交通量迅速胀大，所有的公路都在面临着严峻的考验，目前我国高等级路面面层通常采用沥青混凝土铺筑，这些路面在重负荷的交通压力之下出现了不同程度的磨损，其中使用寿命和路面的早期破坏两个方面的问题尤为严重，因此如何提高沥青路面的使用性能是一个尚待解决的技术难题，各国也在不断的研究新的路面材料或新型路面结构形式以满足交通重负荷下路面的正常使用性能和耐久性^[3]。而且在有些载荷较大的路段如：飞机场、停车场、隧道路面等经常会出现路面损坏现象，沥青路面经常需要维修甚至更换，但是在这些路段用水泥混凝土路面来代替沥青混凝土路面虽然可以延长路面的使用年限，但是还会带来很多不便，如：路面的施工工期过长、路面不易维修、路面的渗水能力不足等，于是人们决定探索一种新型的路面材料，这种路面材料既具有水泥混凝土路面的刚性等优点，又具有沥青混凝土路面的柔性等优点，集合两种路面的长处而得到性能更优异的路面材料。