【博士】瀝青路面層間處治技術研究【2008】

內容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度： 2008年　　層間結合優(yōu)劣是影響瀝青路面使用壽命的重要因素之一，若層間結合不好，就會破壞路面結構的整體性，削弱路面結構的整體抗力，在車輛加速、減速的地方易發(fā)生層間剪切滑移，產生月芽形推擠裂紋。為了使路面多層組合體系具有良好的結構承載力和耐久性，應該加強瀝青路面層間處治技術的研究?！　”疚脑谡{查瀝青路面層間處治技術現狀基礎上，通過分析不同層間接觸狀況下的瀝青路面受力，揭示了U形開裂的機理，分析了層間接觸狀況對瀝青路面路用性能的影響。然后圍繞粘層、封層和透層材料展開系統(tǒng)室內試驗，通過直接剪切和直接拉拔試驗對層間結構強度進行了深入研究，目的是分析層間強度的影響因素及其各個因素影響的顯著性，以及測試方法的可行性和評價指標的合理性，為相關技術規(guī)范的修訂提供依據。同時，對瀝青路面層間剪切疲勞性能進行了研究，初步探討了層間疲勞破壞的機理，提出了描述層間強度破壞的剪切模型和參數。最后，在力學分析和試驗研究的基礎上，提出了考慮抗剪強度的瀝青路面結構設計方法?！　【唧w研究內容如下：　　(1)采用有限元分析軟件ABAQUS，以半剛性基層瀝青路面為研究對象，把試驗參數應用到力學分析模型里面，研究水平荷載、層間接觸條件和超載對瀝青路面力學響應的影響以及分析U形開裂產生的原因。結果表明，水平荷載對路面應力場的分布有很大影響，尤其是對路面上面層的影響不可忽視；車輛超載和基面層間的不連續(xù)會加劇瀝青路面的車轍，縱向滑移的產生主要是由超載和面層層間的不連續(xù)引起的，對路表彎沉影響最大的是荷載，其次是基面層間接觸狀況，最后是面層層間接觸狀況；U形底部開裂是拉應力導致的張開型裂縫，U形的兩側開裂是豎向剪應力導致的剪切型裂縫，面層層間的連續(xù)與否和水平荷載的作用對U形開裂產生的影響最為顯著?！　?2)采用三種粘層材料——乳化瀝青、改性乳化瀝青和普通熱瀝青，對粘層油用量、粘層油種類、溫度、層間界面清潔程度、浸水、凍融、行車荷載的作用、上下面層瀝青混合料的級配類型等影響因素展丌研究，并對每個影響因素進行方差分析。同時，從高溫性能和耐久性能出發(fā)，研究不同接觸條件對瀝青路面路用性能的影響。結果表明，高溫時確定的最佳用量比常溫下小0．1～O．2kg／m2；噴灑粘層油有利于提高層間抗剪切性能、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性能和耐久性能以及減輕層間污染、浸水、凍融對層間產生的不利影響。最后，綜合粘層抗剪性能和透水性能，推薦了適合不同氣候的粘層材料和噴灑量；在力學計算和試驗研究的基礎上，提出了瀝青路面粘層結構抗剪性能的評價方法、評價指標和技術要求。　　(3)對同步碎石封層技術研究了各種影響因素對層間抗剪強度的影響程度，并將同步碎石封層與稀漿封層抗剪強度和層間透水性能進行比較。研究結果表明，瀝青材料性質、集料巖性、集料的不同處理方式、瀝青和集料撒布的同步與否對同步碎石封層抗剪強度產生了顯著性影響，集料粒徑大小對其產生一定程度的影響，但是影響不顯著；作為下封層使用時，稀漿封層抗剪強度小于同步碎石封層的抗剪強度，但其防水性能明顯優(yōu)于同步碎石封層。最后，根據降雨量和面層類型推薦了合適的下封層材料?！　?4)采用三種透層材料——稀釋瀝青、乳化瀝青和改性乳化瀝青以及兩種常見的半剛性基層類型——水泥穩(wěn)定碎石基層和二灰穩(wěn)定碎石基層進行研究，研究不同稀釋率、不同種類透層材料的滲透性能以及基層類型、基層養(yǎng)生齡期對透層材料滲透性能的影響。研究結果表明，稀釋瀝青的滲透效果要遠遠優(yōu)于乳化瀝青，改性乳化瀝青不適合作為透層油使用；相同噴灑量下，透層油在水泥穩(wěn)定碎石基層上的滲透深度大于在二灰穩(wěn)定碎石基層上的滲透深度，且二灰穩(wěn)定碎石基層比水泥穩(wěn)定碎石基層的噴灑用量要?。煌笇佑偷膰姙r機宜早不宜遲。最后，推薦出適合不同基層類型的透層材料?！　?5)通過自行研發(fā)的剪切試驗，對瀝青路面進行了層間剪切疲勞試驗，研究有無粘層油、粘層材料種類和層間污染對疲勞性能的影響。通過分析，提出了層間剪切疲勞性能的評價方法和評價指標以及層間剪切簡化模型，進行了剪切疲勞破壞機理分析，在此基礎上，進一步提出了層問結合狀態(tài)衰變的簡單模型?！　?6)根據我國不同地區(qū)的氣候特點，同時結合層間材料的路用性能要求，將七月平均最高氣溫和降雨量作為我國瀝青路面層間材料的氣候區(qū)劃指標，提出了我國瀝青路面層間材料的氣候區(qū)劃。并且，在力學分析和試驗研究的基礎上，提出了層間容許剪應力的計算方法和考慮抗剪強度的瀝青路面結構設計方法?！　?

專題推薦