针对青藏公路多年冻土区极端恶劣的自然地理条件及黑色路面强吸热作用引起多年冻土融化下沉的特点,采用硅藻土对青藏公路改建完善工程中使用的AH-110#道路石油沥青进行了改性研究,对改性沥青及沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能进行了评价,对硅藻土改性沥青的隔热性能进行了试验分析。研究结果表明:硅藻土改性沥青混合料的低温抗裂性、高温稳定性、水稳定性等路用性能均有所改善,隔热性能得到明显提高;铺筑的试验段病害率明显低于SBR改性沥青路段,表明硅藻土改性沥青在多年冻土地区具有良好的适用性。
通过对硅藻土改性沥青混合料热传导性能试验研究,得出了不同硅藻土掺量条件下混合料的热传导系数和热容量参数,同时利用有限单元法对冻土地区公路的温度场变化情况进行了研究。室内试验结果表明,硅藻土改性沥青混合料的导热性能比普通沥青混合料有一定程度的降低,其中添加15%硅藻土的沥青混合料热的传导系数比普通沥青混合料降低10%左右,而热容量基本不发生变化。有限元分析结果表明,冻土地基表面温度场随路表温度的波动而发生波动,当采用硅藻土改性沥青时,地基表面温度的最大值比普通沥青混凝土路面有所降低,尤其是当硅藻土添加量达到15%时,地基表面温度比不添加时降低1.5℃。因此硅藻土改性沥青混合料具有良好的阻热性能,对保持冻土稳定性具有一定的效果。
边坡防护是提高多年冻土地区高路堤稳定性的重要措施之一.通过室内实验给出了硅藻土在不同含水条件下冻融态的导热系数及同一含水条件下的冻融导热系数比,证实硅藻土在100%的稳定含水条件下就可以实现较大的冻融导热系数比.根据硅藻土的这种特性,2003年底在214国道红土坡北侧K391+000K391+120的范围内布设了长度120 m的硅藻土护坡试验段和无护坡措施的对比路段.3个周期的观测资料表明,由于硅藻土施工季节不当,在最初的3个周期,硅藻土表现出了较大的热阻作用,硅藻土护坡试验段的坡面温度高于对比断面,左坡脚位置的上限也高于对比断面.但是在这3个周期中,硅藻土护坡试验段正向着有利于冻土发育的趋势发展,而对比断面却趋于恶化.