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摘要 高性能陶粒环氧沥青混合料性能研究 摘要 研究生：江陈龙 导师：黄卫 ( 东南大学智能运输系统研究中心江苏南京2 1 0 0 9 6 ) 目前，沥青混凝土铺装的砂石材料主要是开采山石或挖掘河道获取，已对自然环境造成不可恢 复性的破坏，如山体裸露、生态破坏等。现阶段国家大力发展基础设施建设以拉动内需，对交通设 施尤其是道路网的规划建设投入会加大。因此，急需研究开发一种新材料替代现阶段不可持续的发 展，陶粒由于其生产原材料丰富，具有变废为宝的功效，是铺装用砂石原材料的理想原材料。大跨 径钢桥面铺装层的使用环境较路面铺装的恶劣，对原材料的性能要求也偏高。因此，本文研究轻质 陶粒替代普通砂石材料配制钢桥面环氧沥青铺装混合料，其研究成果为大跨径桥梁和特殊结构提供 了更轻的铺装材料，并对其他铺装具有一定的借鉴和指导作用。 本文首先对国内外陶粒及其沥青混合料应用现状进行调研分析，确定采用碎石型和圆型两种类 型的陶粒，并对选用的陶粒分别进行检测，首次给出了钢桥面铺装环氧沥青混合料用陶粒技术指标 及试验方法。 其次依据钢桥面环氧沥青铺装特点和陶粒本身性质，综合考虑国内外有关陶粒的研究，拟定质 量替代百分比分别为0 、1 5 、2 5 、4 0 、7 0 的碎石型陶粒环氧沥青混合料( g l e a c ) 和o 、 5 、1 5 、2 5 、4 0 的圆型陶粒环氧沥青混合料( c l e a c ) ，对其级配进行设计，并通过马氏试验 确定各混合料的最佳油石比，最佳油石比与陶粒替代百分比( 质量或体积百分比) 呈线性增长关系。 再次，对各混合料在最佳油石比下的强度性能、高温性能、水稳定性和低温性能进行研究。得 出各混合料的性能均能满足技术要求。马氏稳定度、劈裂强度和弯曲强度均随碎石型陶粒或圆型陶 粒替代量的增加呈现先增后减的变化，且c l e a c 混合料的强度较稳定；陶粒的掺加改善了环氧沥青 混合料的高温性能，但程度较小：各g l e a c 混合料的t s r 随着碎石型陶粒掺量的增加呈现先增后 减的变化，各c l e a c 混合料的t s r 值则随圆型陶粒掺量的增加波动较小，其水稳性较前者优越； 掺加陶粒并未改善环氧沥青混合料的低温性能，未掺加陶粒的最优，其次掺加圆型陶粒的，最后是 掺加碎石型陶粒的混合料。 最后研究陶粒替代百分比对混合料的性能影响显著性和经济性，得出陶粒的掺量对混合料性能 影响程度不同，陶粒的掺加降低了工程原材料成本，且陶粒的替代量越高越经济。综合以上研究最 终推荐替代质量百分比为4 0 的圆型陶粒环氧沥青混合料。 关键词：陶粒；环氧沥青混合料；性能；钢桥面铺装 p e r f o r m a n c eo fe p o x y a s p h a l tm i x t u r ew i t hh i g hp e r f o r m a n c el i g h t w e i g h ta g g r e g a t e a b s t r a c t p h m c a n d i d a t e ：j i a n gc h e n l o n g s u p e r v i s o r ：h u a n gw e i ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r ts y s t e mr e s e a r c hc e n t e r , s o u t h e a s tu n i v e r s i t y , n a n k i n g , 210 0 9 6 ) t h es a n d s t o n ei nf i m ai sm o s t l yo b t a i n e db ym i n i n gm o u n t a i no rr i v e r w a y , w h i c hh a sb r o u g h t b e y o n d - r e t r i e v ed e s t r u c t i o nf o rn a t u r a le n v i r o n m e n t , s u c ha sm o u n t a i nb a r e n e s sa n de c o l o g i c a ld a m a g e i n f r a s t r u c t u r a lc o n s t r u c t i o ne n g i n e e r i n g , t r a j j c i cf a c i l i t i e sc o n s t r u c t i o ne s p e c i a l l yh i g h w a ye n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n , a e n e r g e t i c a l l yi m p e l l i n gf o rs t i m u l a t i n gi n t e r i o rd e m a n d s ，s os o m en e wm a t e r i a li si n u r g e n tn e e dt ot e r m i n a t ef u r t h e rd a m a g e s l i g h t w e i g h t ( s i n t e r e d ) a g g r e g a t e ( l w a ) s h o u l db et h ei d e a l m a t e r i a lf o rh i g h w a yp a v i n ge n g i n e e r i n g , b e c a u s eo ft h em u l t i p l i c i t yo fi t sr a wm a t e r i a l sa n dt h eb e n e f i to f c o n v e n i n gw a s t e si n t ou s e f u lm a t e r i a l s t h el o n gs p a ns t e e ld e c kp a v e m e n t , w h i c hd e s i r e sb e t t e ra g g r e g a t e , b e a r sw o r s ew o r k i n gc o n d i t i o n st h a nh i g h w a yp a v e m e n t s oe p o x ya s p h a l tm i x t u r ew i t hl i g h t w e i g h t a g g r e g a t ew i l lb er e s e a r c h e d , a n dt h er e s u l t ，w h i c hw i l lb el i g h t e rp a v i n gm i x t u r ef o rl o n gs p a ns t e e ld e c k o rs p e c i a lc o n s t r u c t i o nb r i d g e ，c a ng i v es o m er e f e r e n c ef o ro t h e rp a v i n ge n g i n e e r i n g , f i r s t l y , i n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c ho f fl i g h t w e i g h ta g g r e g a t ea n di t sa p p l i c a t i o no fa s p h m tm i x t u r ea t h o m ea n da b r o a dw e r ew e l ld o n et od e f m et h et e c h n i c a li n d i c a t o r sa n dt e s tm e t h o d so fl i g h t w e i g h t a g g r e g a t ef o re p o x ya s p h a l tm i x t u r e a n dt h eg r a n u l a t e dl i g h t w e i g h ta g g r e g a t e ( g l w a ) a n dc i r c u l a r l i g h t w e i g h ta g g r e g a t e ( c l w a ) w e r ec h o s e n b e c a u s eo ft h ef e a t u r eo fe p o x ya s p h a l tm i x t u r ea n dl i g h t w e i g h ta g g r e g a t e ，e p o x ya s p h a l tm i x t u r e i n c o r p o r a t i n go ，15 ，2 5 , 4 0 ，7 0 g l w aa n do ，5 ，15 ，2 5 ，4 0 c l w ab yw e i g h ta s 锄a g g r e g a t e r e p l a c e m e n tw e r er e s e a r c h e d ，a n dt h em a r s h a l lm i xd e s i g nm e t h o d sw e r ee m p l o y e dt os t u d yt h eo p t i m u m b i t u m e na g g r e g a t er a t i o sw h i c hv e r s u sg l w ao rc l w a p e r c e n tb yw e i g h to rv o l u m ew a s l i n e a r t h e nt h ep e r f o r m a n c e so fs t r e n g t h ，r u t t i n gr e s i s t a n c e ，m o i s t u r es u s c e p t i b i l i t ya n dl o wt e m p e r a t u r eo f e p o x ya s p h a l tm i x t u r ei n c o r p o r a t i n gg l w a ( g l e a c ) a n dc l w a ( c l e a c ) w e r er e s e a r c h e d , a n dt h er e s u l t p r e s e n t e da l lp e r f o r m a n c e sm e e tt h es p e c i f i c a t i o n t h em a r s h a l ls t a b i l i z a t i o n ，i n d i r e c tt e n s i l ea n df l e x u r a l s t r e n g t hv e r s u st h eg l w ao rc l w ap e r c e n ta l lw e r ep a r a b o l aa n dt h ec l e a cw e r eb e t t e r l i g h t w e i g h t a g g r e g a t ei m p r o v e dt h er u t t i n gr e s i s t a n c eb u tt h ea m p l i t u d ew a ss m a l l t h et s ro fg l e a cv e r s u sg l w a p e r c e n tw a sp a r a b o l a , b u tw h i c ho fc l e a cw a sn o t a n dt h el a t t e rw a sb e t t e rm o i s t u r es u s c e p t i b i l i t y g l w ao rc l w ac o u l d n ti m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fl o wt e m p e r a t u r eo fm i x t u r e ，a n dt h em i x t u r ew i t h o u t l w aw a sb e s t , w h i c hw i t hg l w aw a sl a s t f i n a l l y , t h i sp a p e rp r e s e n t e dt h eg l w a o rc l w a ，w h i c hc u tt h ec o s to fc o n s t r u c t i o n , c o u l di m p r o v e d o rw e a k e nt h ep e r f o r m a n c ea n dt h ea m p l i t u d ew e r ed i f f e r e n tb ys t a t i s t i c a la n a l y s i so fp e r f o r m a n c ea n d e c o n o m i c a le f f i c i e n c yo fa l lm i x t u r e s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h em i x t u r eo f4 0 c l w ar e p l a c e m e n tw a s d e t e r m i n e dt ob et h em o s ts u i t a b l em i x t u r e k e yw o r d s ：l i g h t w e i g h ta g g r e g a t e ；e p o x ya s p h a l tm i x t u r e ；p e r f o r m a n c e ；s t e e ld e c kp a v e m e n t - i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：越日 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：色强：叠导师签名： 日期：叫j 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 近年来，随着交通基础设施建设的快速发展，截止2 0 0 7 年底，全国公路桥梁达5 7 0 0 万座、2 31 9 1 8 万延米；公路总里程达3 5 0 多万公里i 。这些工程的铺筑需要大量的砂石材料，而目前砂石材料主 要通过开采山体和挖掘河道获取，这已给自然环境造成不可恢复性的破坏，如由于大量开采山体， 造成生态破坏，大量山体裸露，植被难以恢复，甚至发生滑坡等灾害。此外，凡是开山取石的地方， 其周边地区尘土飞扬，污染严重，农田普遍被尘土覆盖，直接危害农作物的正常生长，严重影响农 业产量。粉碎石料形成的粉尘弥漫在空气中，严重影响附近居民的身体健康与生活质量。因此，开 发新的材料替代砂石料，减少对山体的开采，对于保护环境、提高生活质量，促进农业生产是很有 利的，这也应是公路可持续发展的根本趋势所在。 陶粒作为“在错误时间放在错误地点的资源”的工艺制成品，逐步替代普通砂石料应用于公路 行业是与我国大力发展生态型循环经济的要求一致。目前，国内有关陶粒应用道路工程的研究主要 集中于陶粒水泥混凝土，关于陶粒沥青混凝土也开展了试验性的研究田：国外的研究除了陶粒水泥 混凝土外主要集中在沥青表面处治及维修，关于陶粒沥青混凝土的研究处于起步阶段1 3 4 j ，但也取得 了可喜成果1 5 ，6 j 。陶粒替代普通集料能改善沥青混凝土抗滑性能、抗车辙性能和水稳定性，提高弹性 模量，并能减轻沥青混凝土的质量哪 7 】，这为路面和桥面铺筑工程提供新的选择。然而，国内外关 于陶粒应用于环氧沥青混凝土桥面铺装的研究几乎是一片空白。 目前，国内钢桥面环氧沥青混凝土铺装层主要采用玄武岩集料，如仅武汉阳逻长江公路大桥、 苏通大桥以及杭州湾大桥桥面铺装就共使用约3 万吨玄武岩集料，这不仅仅需要开采大量山石，造 成生态破坏，而且增加了桥梁的自重，对大跨径桥梁发展产生不利影响。发挥陶粒质轻、耐磨性好 等特点，替代玄武岩集料作为桥面铺装用材料，能有效地减轻桥梁恒载，这对于开启桥桥面铺装显 得尤为重要。本文就是在此背景下，结合已有普通集料环氧沥青混凝土的成功经验，借鉴国内外陶 粒沥青混凝土的研究成果，对掺高性能陶粒的环氧沥青混合料展开研究。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外陶粒研发概况 1 9 0 8 年，美国人史迪芬海德( s t e p h e nh a y d e ) 首次发现页岩的膨胀性，经过研究于1 9 1 8 年获 得回转窑烧制页岩陶粒的专利【8 9 】，这是陶粒的发端，陶粒在国外又称为轻集料。此后，国外的陶粒 发展经历了以下几个阶段1 w 。 陶粒在国外较大规模的兴起，开始广泛工业性应用，是受第一次世界大战的刺激。当时由于运 输战争物资的需要，陶粒主要被用于水泥船的制造，同时也用于桥梁的建造，到1 9 2 0 年，美国就用 陶粒建造了l o 多座大型桥梁，并于当年在肯萨斯少i 1 建成第一个膨胀页岩陶粒厂。第一次世界大战以 后至2 0 世纪8 0 年代末，它的应用逐渐由造船，过渡到以桥梁为主的土木工程和以高层建筑为主的 建筑工程两大领域。2 0 世纪6 0 8 0 年代是世界陶粒的黄金时代，仅全球年产量从1 9 4 7 年的5 6 0 万 吨到1 9 6 8 年的1 2 0 0 万吨【8 】，翻了近一倍；再如截止1 9 7 6 年，仅前苏联就有2 5 2 个工厂生产陶粒1 1 0 j ， 但此时期的陶粒品种仍然以回转窑膨胀型粘土陶粒和页岩陶粒为主。2 0 世纪9 0 年代至今，国外陶 粒的应用领域由传统的土木工程为主，逐渐转向以制品为主；陶粒的原材料由传统的粘土、页岩转 向工业废渣和淤泥；陶粒生产技术逐渐形成成熟的体系。 目前，高性能陶粒发展与应用在国外各国得到相当高的重视，其强度、密度以及吸水率等技术 指标都有很大改善。其中以美国的a q u a d a l e 高性能陶粒，挪威的l e c a 8 0 0 陶粒，德国的l i a p o r 8 高 性能陶粒以及日本t a c h i b a n i 生产的黑云母流纹岩高性能陶粒为代表，其部分技术指标详见表1 1 。 东南大学硕士论文 表1 1 国外高性能陶粒部分技术指标表 注：表中的指标皆为该高性能陶粒品种能到达的指标。 1 2 2 国外陶粒沥青混合料研究概况 在国外，陶粒应用于沥青路面铺筑工程，经历了由沥青陶粒碎石封层研究与工程应用到沥青陶 粒混合料研究的两主要发展阶段。 沥青陶粒碎石封层主要从性能、沥青与陶粒的粘附性和工程实践三方面进行研究的，发展的比 较成熟，这也为陶粒替代普通集料应用于沥青混合料的研究打下坚实基础。早在上世纪五六十年代， g a l l a w a y 等人0 1 1 就开始陶粒应用于沥青碎石封层铺面工程的研究，得出陶粒能提供比天然石料更优 越的抗滑性能的结论，并于1 9 6 2 年由美国德克萨斯州公路局在a b i l e n e 区首次铺筑沥青陶粒碎石封 层试验段 1 2 1 。随后，德克萨斯州交通运输研究所对陶粒进行了系统综合性研究i l 习，研究表明，在冻 融条件和加速冻融试验下，陶粒没有明显的退化现象，由于陶粒与沥青间的良好粘附性，能很好地 减少飞石击碎挡风玻璃，改善路面的抗滑性能，并可以作为统一级配材料使用。文献【1 2 , 1 4 j 对沥青与 陶粒粘附性以及沥青陶粒碎石封层的性能进行了研究，由于附着在天然石料上的灰尘和石料的特性 影响，以及轻集料( 即陶粒) 的非活性、表面不易沉灰等特性，使得沥青与陶粒间的粘附性能较天 然石料强，而且抗滑性高。美国“膨胀页岩、粘土、板岩( e s c s ) 公司”对人造轻集料( 即陶粒) 用于碎石封层的研究也表明【6 l5 1 ，其与沥青的优越粘附性改善了路面性能，使其比用传统集料的更安 全、更经济；陶粒不会随着使用时间和磨耗作用而被“磨光” 1 6 , 1 7 ，因为其内部的多孔性，表面粗 糙文理被磨光的同时又有新的粗糙文理出现。这些结论以及陶粒应用于沥青碎石封层的成功性最终 被n c h r ps y n t h e s i s3 4 2 文俐1 8 j 所证实，该文献也对各国沥青陶粒碎石封层的使用情况进行统计， 美国有2 9 的道路部门使用，而澳大利亚、新西兰、英国和南非有4 3 。 然而，国外很多研究报告针对当时的情况阐述了陶粒用于路面工程的不足，如陶粒吸水率较高、 强度较低和成本较高等，这也是造成国外陶粒热拌沥青混凝土的研究和应用相对碎石封层较少的原 因。但随着高性能陶粒的发展，上述的不足逐渐得到改善，如表1 中日本t a c h i b a n i 生产的高性能陶 粒，吸水率低、强度高，而且其比重可降为普通集料的2 5 t 引。这为陶粒沥青混凝土的发展提供广 阔的空间，国外研究者也纷纷开始对其展开了研究，但主要从陶粒的掺加比例、混合料的性能以及 陶粒与沥青间的粘附性进行研究的。 h o o p e r 等人1 5 j 就粉煤灰和塑料陶粒的掺加比例对热拌沥青混合料的体积比重、最大理论密度、 弹性模量、车辙试验以及间接拉伸强度的影响进行了理论研究，得出掺加陶粒能提高沥青混凝土的 刚度，改善抗车辙性能、减小吸水率，以及随着掺加比率的增加混合料的比重减小，并推荐掺加 1 5 ( 占集料的质量百分比) 的陶粒。 文献【1 9 】对城市固体废弃物焚烧底灰轻集料进行了研究，研究表明，可以配制出最大替代量为 7 5 ( 占集料的质量百分比) 的满足规范要求的轻集料沥青混凝土，并给出轻集料的退化现象。此外， 沥青混凝土的密度随着陶粒替代量的增加而减d d s , 1 9 j ，研究表明，同一路面铺筑同样长度，陶粒沥青 混凝土较传统沥青混凝土节约近3 0 的集料( 以体积计算) 【3 】。然而，国外相关研究也有其不足之处。 如h o o p e r 等人没有对混合料的低温性能与疲劳性能进行分析，也没有进一步分析搀加2 0 的陶粒沥 青混凝土：文献【1 9 】没有对混合料的疲劳性能进行研究。国外虽然已有关于轻集料( 陶粒) 沥青混凝土 第一章绪论 的规范和标准，如美国的a s t m 标准 2 0 - , 2 2 1 和欧洲e n 标准1 2 3 ，但指标的试验方法很多是沿用传统的 方法或者没涉及，并没有进行稳定性评价。如欧洲b se n l 3 0 5 5 - 2 ：2 0 0 4 标准里的轻集料抗磨耗性试 验是沿用普通集料的试验方法，并且没有对其适用性进行评价。 总之，国外对沥青陶粒碎石的研究较为完善，但关于陶粒沥青混凝土的研究仍然处于理论阶段。 对不同的陶粒沥青混凝土推荐了不同的陶粒掺加比例，轻集料的试验方法主要是沿用传统的，没有 进行系统的研究，对混合料的性能也没有系统研究。 1 2 3 国内陶粒研发概况 我国幅员辽阔，资源丰富，具有发展各类轻集料的良好条件。早在新中国成立之前，就曾利用 浮石、火山渣、煤渣生产建筑材料。但有计划、较大量利用和开发各种轻集料还是在新中国成立以 后睇4 。上世纪5 0 年代至7 0 年代初是我国轻集料的试验试制的初始阶段。自1 9 5 6 年在山东博山利用 水泥回转窑成功试制第一批粘土陶粒之后，在天津、上海等地用小立窑也成功试制海泥陶粒和粘土 陶粒。1 9 6 3 年，北京市建筑材料研究所和东北建筑工业设计院等单位共同协作，较为系统地进行了 生产工艺的试验研究，并在1 9 6 4 年通过了鉴定，为进一步发展我国的人造轻集料提供了良好的经验。 以后在龙风、抚顺、九台、大连、沈阳、鞍山等地也相继建立了用回转窑生产粘土陶粒、页岩陶粒 和大颗粒膨胀珍珠岩等人造轻集料的生产车间或工厂，使我国人造轻集料的生产逐步有所发展。 8 0 年代初期，陕西省建筑科学研究所等单位研制成功了堆积密度小于5 0 0k g i n 3 的超轻陶粒， 为我国人造轻集料发展注入了新的活力。因为发展人造轻集料的一次投资大，且需要耗用较多的燃 料。所以，在发展人造轻集料的同时，不用燃料的天然轻集料及少用或不用燃料的工业废料轻集料 也得到发展。冶金部建筑研究总院等单位研制成功利用熔融的高炉矿渣生产膨胀矿渣珠；安徽省建 研所等也研制成功免烧粉煤灰轻集料。据统计，上世纪7 0 , - - 8 0 年代间，粉煤灰陶粒的产量约占全国 陶粒总产量的4 5 ，粘土和页岩陶粒各占3 8 和1 7 ；至9 0 年代末，粉煤灰陶粒产量几乎为零， 粘土陶粒占总产量的8 0 以上；此品种结构不符合我国国情，是不可持续发展的。目前粘土陶粒的 比例己下降到7 0 以下，页岩和粉煤灰陶粒上升到2 5 和8 左右【2 5 】。这一世纪被称为“8 0 年代的 衰退”阶段【2 酗。 但在8 0 年代后期进入9 0 年代的1 0 多年中，我国轻集料的发展方向发生了出乎预料的变化。国 内轻集料过多注重于墙材应用，而用于承重结构的高强陶粒的生产与开发，没有受到应有的重视， 出现了近1 0 几年来全国各新建的万余高层、超高层建筑、大跨度桥梁和高速公路桥等，极少应用结 构轻集料混凝土的奇怪现象。进入2 l 世纪，我国陶粒虽随着工业的发展，逐步进入了发展相对稳定 的时期，陶粒的工业应用研究也有了新的发展，但是与一些国家相比，差距较大，尤其是高性能陶 粒的发展与应用。从我国高强粗陶粒( 轻粗集料) 的指标能略见一斑，详见表1 1 。 1 2 4 国内陶粒沥青混合料研究概况 我国研究者主要是对陶粒水泥混凝士的研究与应用，并制定了相关的规范与标准彤m 9 1 。但由于 国内陶粒发展的状况，尤其是高性能陶粒发展的缓慢性，使得国内陶粒沥青混凝十及沥青路面的相 关研究与应用偏少。目前，国内研究者主要从陶粒类型选用、陶粒掺加比例、陶粒与沥青的粘附性 以及陶粒沥青混合料性能方面进行试验研究的。 于淑敏等人1 3 0 j 以硅藻土陶粒替代矿粉作为填料，对陶粒沥青路面混合料的结合强度与稳定性进 行研究，研究表明，用硅藻土陶粒不仅可以替代优质矿粉，并且表现出优异的综合性能，如抗拉强 度高、与沥青的粘附性强以及水稳定性好等。 文献【2 ，3 1 对高强度破碎型页岩陶粒代替a c 2 0 1 中花岗岩石料进行了试验研究，配制出密度较 小的沥青陶粒混凝土，并铺筑试验段进行研究。研究表明破碎型陶粒较圆球形的更适宜于道路沥青 混凝土用粗集料，与普通花岗岩石料沥青混凝土比较，沥青陶粒混凝土各项性能与前者无明显差异， 但密度减小2 0 左右，并且耐磨性较好。对试验段使用十六个月后和三年后进行观测，沥青层状况 良好，无明显车辙，有少量细小裂纹，个别陶粒表面沥青膜已经脱落，但路面总体状况良好，路用 性能较佳。 东南大学硕士论文 此外，台湾学者成功研究开发出用水库淤泥生产陶粒【3 2 l ，并对其工程应用进行了研究，建立了 淤泥轻质骨料应用技术资料库p 5 。文献【7 】即是台湾学者对水库淤泥陶粒用于多孔排水性路面的试 验研究，提出体积替代率为1 5 ( 占集料的总体积) 的陶粒沥青混凝土是最适合的，与传统的碎石沥 青混合料相比，陶粒能改善沥青混凝土的抗滑性能、耐久性能、抗车辙性能、抗剥落性能以及水敏 感性，并从微观结构初步分析了沥青与陶粒间的粘附性。与文献【5 】类似，作者没有对其低温性能进 行研究，对体积替代率大于1 5 的陶粒沥青混凝土也没进行具体分析。 1 3 研究的主要内容及关键技术路线 综前所述，国内外关于陶粒用于环氧沥青混合料的研究相当少，但总结国内外研究者对沥青陶 粒碎石和陶粒沥青混凝土的研究经验，能为陶粒环氧沥青混合料的研究提供很好的借鉴。因此，结 合国内外普通集料环氧沥青混合料的成功经验，借鉴前人有关陶粒的研究经验，拟从以下方面展开 掺高性能陶粒的环氧沥青混合料研究。 高性能陶粒与环氧沥青间粘附作用研究 通过粘附性试验评定圆型和碎石型陶粒与环氧沥青的粘附性，从集料与沥青的粘附性进行分析， 并结合相关水稳定性试验进一步分析研究。 高性能陶粒的基本技术指标、高性能陶粒环氧沥青混合料级配组成及最佳沥青用量研究 通过室内试验，主要从圆型和碎石型高强陶粒粗集料的密度、压碎值、坚固性、吸水率、洛杉 矶磨耗值、针片状含量、软石含量及含泥量等方面与玄武岩比较分析：以一定质量百分比替代玄武 岩的高强陶粒的级配矿料与玄武岩级配矿料进行压实试验，分别测定压实后的级配变化，并进行分 析比较，最终给出作为环氧沥青混合料用高性能陶粒的技术要求。 高性能陶粒用于环氧沥青混合料的掺加比例研究与高性能陶粒的类型选择 选用圆型和碎石型的陶粒，分别以不同的质量百分比替代玄武岩集料，对其分别进行配合比设 计，通过马歇尔试验方法确定最佳沥青用量；配制出混合料，进行室内试验，从掺高性能陶粒的环 氧沥青混合料的密度、模量、车辙、马歇尔稳定度、水稳定性以及低温性能等方面，与玄武岩环氧 沥青混合料进行比较分析，并通过a n o v a 试验确定陶粒对混合料性能影响的显著性，最终推荐出 高性能陶粒的类型及最佳掺加比例。 参考文献 【l 】中华人民共和国交通部2 0 0 7 年公路水路交通行业发展统计公报【j 】交通财会，2 0 0 8 【2 】刘启华，李萃斌，张传镁詹镇峰高强页岩陶粒配制沥青陶粒混凝土的试验研究川广州大学学报 ( 自然科学版) , 2 0 0 7 ：6 ( 3 ) 【3 】3 k e v i nk i n g e s ca g g r e g a t ei nh m a 限】t e x a sc o n t r a c t o r , 2 0 0 3 【4 】k u e n n e nt r o a ds c i e n c e ：s y n t h e t i ca g g r e g a t e sp r o m i s en e wo p t i o n sf o re n g i n e e r s j b e t t e r r o a d s ，2 0 0 5 ：7 5 ( 6 ) ，p p ：5 0 - 6 3 【5 】m a l l i c kr b ，h o o p e rf p , o b r i e ns ，k a s h im e v a l u a t i o no fu s eo fs y n t h e t i cl i g h t w e i g h ta g g r e g a t ei n h o t - m i xa s p h a l t c i n ：t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hb o a r dn a t i o n a lr e s e a r c hc e n t e r , 2 0 0 4 【6 】h t t p ：w w w e s c s i o r g a s p h a l t 2 0 p a g e h t m 【7 】d e r - h s i e ns h e n , c h i a - m i n gw u , j i a - c h o n gd u p e r f o m a n c ee v a l u a t i o no fp o r o u sa s p h a l tw i t h g r a n u l a t e ds y n t h e t i cl i g h t w e i g h ta g g r e g a t e j c o n s t r u c t i o na n db u i l d i n gm a t e r i a l s ，2 0 0 7 8 】p a u lw i l l i a me b r a g d o n d e v e l o p m e n to fh i g hp e r f o r m a n el i g h t w e i g h ta g g r e g a t ef r o mn e w b r u n s w i c kr a wm a t e r i a l s d t h eu n i v e r s i t yo fn e wb r u n s w i c k , 19 9 6 9 】闫振甲，何艳君陶粒生产实用技术【m 】北京：化学工业出版社，2 0 0 6 ，p p ：1 4 1 6 【1 0 】中国建筑科学研究院混凝土研究所等译国外轻集料混凝土应用口咽北京：中国建筑工业出版 社，1 9 8 2 【ll 】g a l l a w a y , b m a n dw j h a r p e r al a b o r a t o r ya n df i e l de v a l u a t i o no fl i g h t w e i g h ta g g r e g a t e sa s c o v e r s t o n ef o rs e a lc o a t sa n ds u r f a c et r e a t m e n t s r r e s e a r c hr e p o r t51 - 2 ，t e x a st r a n s p o r t a t i o n 第一章绪论 i n s t i t u t e ，t e x a sa & mu n i v e r s i t ys y s t e m ，c o l l e g es t a t i o n , 19 6 6 【1 2 】e p p s ，j a ，g a l l a w a y , b m ，a n db r o w n , m r s y n t h e t i ca g g r e g a t es e a lc o a tr e s e a r c h r r e p n o 8 3 - 2 f , t e x a st r a n s p o r t a t i o ni n s t i t u t e ，t e x a sa & mu n i v s y s t e m ，c o l l e g es t a t i o n , t e x 19 7 4 【13 】t e x a st r a n s p o r t a t i o ni n s t i t u t e f i e l dm a n u a lo nd e s i g na n dc o n s t r u c t i o no fs e a lc o a t s r r e s e a r c h r e p n o 2 1 4 - 2 5 ，t e x a sa & mu n i v s y s t e m ，c o l l e g es t a t i o n , t e ) 【1 9 8 1 1 4 】s h u l e r , s 。c h i ps e a l sf o rh i g ht r a f f i cp a v e m e n t s c i n ：t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hr e c o r d , 1 2 5 9 , t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hb o a r d , w a s h i n g t o n , d c ，19 9 0 ，p p ：2 4 - 3 4 【1 5 】e x p a n d e ds h a l ec l a ya n ds l a t e ( e s c s ) i n s t i t u t e l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e - t h ep r o v e ns o l u t i o nt oas a f e a n de c o n o m i c a lr o a ds u f a c e r i n f o r m a t i o ns h e e t5 6 5 0 1 ，19 9 9 【1 6 】b i l lm a n i n ，e e c e r a m i ca g g r e g a t ec u t sk a n s a sr o a dc o s t s j b e t t e rr o a d s ，2 0 0 3 【17 】e x p a n d e ds h a l ec l a ya n ds l a t e ( e s c s ) i n s t i t u t e t h er o a dt os u c c e s si sp a v e dw i t hl i g h t w e i g h t a g g r e g a t e r 19 9 3 【l8 】n c h r ps y n t h e s i s3 4 2 c h i ps e a lb e s tp r a e t i c e c 】i n ：t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hb o a r d ， w a s h i n g t o n ，d c ，2 0 0 5 【19 】z h a n gx i s h u n , p h dt h eu t i l i z a t i o no fm u n i c i p a ls o l i dw a s t ec o m b u s t i o nb o t t o ma s ha sap a v i n g m a t e r i a l d u n i v e r s i t yo f n e wh a m p s h i r e ，1 9 9 4 2 0 】a s t md6 9 2 - 0 0 ( 2 0 0 4 ) s t a n d a r ds p e c i f i c a t i o nf o rc o a r s ea g g r e g a t ef o rb i t u m i n o u sp a v i n g m i x t u r e s s 】 【21 】a s t md10 7 3 - 0 6 s t a n d a r ds p e c i f i c a t i o nf o rf i n ea g g r e g a t ef o rb i t u m i n o u sp a v i n gm i x t u r e s s 】 【2 2 】a s t md11 3 9 - 0 0 ( 2 0 0 4 ) s t a n d a r ds p e c i f i c a t i o nf o ra g g r e g a t ef o rs i n g l eo rm u l t i p l eb i t u m i n o u s s u r f a c et r e a t m e n t s s 】 【2 3 】b se n1 3 0 5 5 - 2 - 2 0 0 4 l i g h t w e i g h ta g g r e g a t e s - p a r t2 ：l i g h t w e i g h ta g g r e g a t e sf o rb i t u m i n o u sm i x t u r e s a n ds u r f a c et r e a t m e n t sa n df o ru n b o u n da n db o u n da p p l i c a t i o n s s 】 【2 4 】龚洛书我国轻集料及轻集料混凝土的发展概况【c 】见：轻集料混凝土的研究和应用文集北京：中 国建筑工业出版社，1 9 8 1 【2 5 】关淑君，宋淑敏，陈烈芳我国轻骨料及轻骨料混凝土的现状和展望【c 】见：第七届全国轻集料及轻 集料混凝土学术讨论会论文集2 0 0 4 【2 6 】龚洛书我国人造轻集料工业发展的回顾与思考明新型建筑材料，1 9 9 6 ( 1 0 ) 【2 7 】g b t1 7 4 3 1 1 1 9 9 8 ，轻集料及试验方法，第l 部分：轻集料【s 】，中华人民共和国国家标准 【2 8 】g b t1 7 4 3 1 2 - 1 9 9 8 ，轻集料及试验方法，第2 部分：轻集料试验方法 s 】，中华人民共和国国家标准 【2 9 】j g j51 - 2 0 0 2 ，轻骨料混凝土技术规程【s 】，中华人民共和国行业标准 【3 0 】于淑敏，罗秉礼硅藻土陶粒与沥青路面混合料基体间的结合强度与稳定性阴公路， 1 9 9 8 ( 1 2 ) ，p p