基于微波加热的沥青路面局部车辙病害修复技术开题报告

 2022-10-08 10:46:02

1. 研究目的与意义

随着我国经济的迅速发展,高等级公路的里程不断增加,截止2010 年底,我国高速公路通车里程数已达6.5 万km,居世界第二,沥青路面凭借优越的性能在高等级公路中得以广泛应用。

然而随着这种结构的大量使用,它的弊端也显露出来,由于我国的大陆性气候和交通荷载条件恶劣、车辆超载严重等道路使用条件,裂缝、坑槽、局部车辙等是高速公路沥青路面三大早期病害。

基于微波加热技术的沥青路面局部修复技术,可在一定程度上解决在沥青路面的局部修复过程中采用热拌沥青混合料难以压实的难题,通过沥青混合料的微波高效加热设计后,微波加热技术有望较好的对沥青路面的裂缝及局部车辙等早期病害进行处治。

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2. 课题关键问题和重难点

本课题的关键问题及难点主要有以下三个方面:

1.沥青路面车辙的分类 沥青混合料是一种典型的流变性材料,在交通的作用下,由于交通的渠化,根据它形成的原因,可分为:结构性车辙;失稳性车辙;磨损性车辙;压密型车辙。 2.沥青路面车辙的形成原因 沥青路面车辙产生的原因和裂缝的种类多种多样。造成路面车辙的因素主要有行车荷载的影响;基层施工质量差;沥青面层高温稳定性差。 3.基于微波加热的沥青路面局部车辙病害修复技术 高速公路建设迅速发展,公路养护工作日益繁重,目前我国高速公路中沥青路面占90%以上,当路面出现病害时,如何采取有效的方法和手段,及时对其修复,并看不到修复痕迹且保持路面原貌,这是高速公路沥青路面养护工作中的一个重要课题。微波加热技术微波就地热再生工艺就能及时、快速地对地面病害进行修复,达到新旧路面分不清,摸不着的效果。

3. 国内外研究现状(文献综述)

沥青路面车辙是沥青路面的主要病害之一。国内外很多学着都对这个做出了很多的研究。大致包含了一下三个方面:沥青路面车辙的分类;沥青路面车辙的形成原因;基于微波加热的沥青路面局部车辙病害修复技术。 3.1.车辙分类在复杂的路面结构中,造成车辙的原因很多,主要分类如下: 第一是压密型车辙,由于亚应力超过沥青混合料的抗压强度,碾压过密造成压密型车辙。这种车辙主要是因路面压实过密,造成粗集料破碎或因压实不足,造成空隙过大以及车辆轴载超过沥青混合料抗压强度所致。 第二是失稳型车辙,由于高温条件下,剪应力超过沥青混合料的抗剪切强度,导致沥青混合料侧向流动变形,不断积累形成车辙,称为失稳型车辙。这种车辙高温区的重载路段较为普遍。 第三是结构型车辙,由于荷载作用超过路面各层强度,发生在沥青面层以下,包括路基和基层在内的各结构层的永久性变形,称为结构型车辙。损型车辙:因路面面层受到轮胎磨损形成的车辙,此类车辙因面层材料抗磨损能力不足所致。

3.2形成原因 车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故,车辙形成的主要原因如下: 第一是行车荷载的影响。车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。 第二是基层施工质量差。因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层的强度,使得路表变形过大而形成辙槽。 第三是沥青面层高温稳定性差。由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙。

3.3基于微波加热的沥青路面局部车辙病害修复技术 微波加热是国内外新研究的一种沥青路面加热方式,它将电能通过磁控管转换成微波功率,并经过一定的安全保障结构近距离地向路面辐射,受到微波覆盖范围内的沥青混凝土吸收微波功率后,本身分子的运动在高频电磁中受到干扰和阻碍,产生了类似摩擦的作用,温度随之升高,有效地加热沥青路面的深层部位,使得要修复的沥青混凝土达到所需要的温度,以便进行修复施工。 沥青路面使用一段时间后,沥青路面面层沥青混合料的强度和性能会下降,路面出现车辙和微型裂纹,这时如果对沥青路面面层进行就地再生维修,将会大大提高路面的使用寿命,其中沥青路面加热是沥青路面再生的关键工艺流程之一,加热的目的是软化沥青路面,从而减少铣刨对沥青路面混合料组成的破坏。 微波加热路面病害修复首先要清扫车辙内等病害的杂物,再根据车辙等病害面积大小,将加热范围四周约扩散30cm,加热时间应根据气候和需加热路面深度确定,最终将路面加热到130℃~160℃时,切勿长时间加热,以防沥青老化。

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4. 研究方案

综合运用所学基础理论、专业理论和基本技能,按照任务书的要求,在老师的指导下,参考已学过的课本及有关资料,根据目前公路建设及运营管理的实践,分析沥青路面局部车辙的成因;研究基于微波加热的沥青路面局部车辙病害修复技术。

提高分析和解决工程问题的能力,培养独立工作能力和认真负责的工作态度,为即将走上工作岗位打下一个良好的基础。

通过各种手段来收集裂缝的资料 ,可以去图书馆查阅书籍,可以上网查阅资料,可以利用学校的电子图书查找期刊、论文。

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5. 工作计划

第一、二周,了解有关要求,进行英文翻译。根据任务书的要求,收集资料,检查英文翻译。

第三、四周,收集、整理资料,书写绪论部分,完成开题报告检查绪论部分,开题报告。

第五到七周,完成绪论部分,撰写第2章,检查1、2章的撰写情况。

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