【博士】瀝青路面層間處治技術(shù)研究【2008】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　層間結(jié)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(jié)合不好，就會破壞路面結(jié)構(gòu)的整體性，削弱路面結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jié)構(gòu)承載力和耐久性，應(yīng)該加強(qiáng)瀝青路面層間處治技術(shù)的研究?！　”疚脑谡{(diào)查瀝青路面層間處治技術(shù)現(xiàn)狀基礎(chǔ)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(jī)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(nèi)試驗(yàn)，通過直接剪切和直接拉拔試驗(yàn)對層間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了深入研究，目的是分析層間強(qiáng)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(biāo)的合理性，為相關(guān)技術(shù)規(guī)范的修訂提供依據(jù)。同時，對瀝青路面層間剪切疲勞性能進(jìn)行了研究，初步探討了層間疲勞破壞的機(jī)理，提出了描述層間強(qiáng)度破壞的剪切模型和參數(shù)。最后，在力學(xué)分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了考慮抗剪強(qiáng)度的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。　　具體研究內(nèi)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(yàn)參數(shù)應(yīng)用到力學(xué)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(xué)響應(yīng)的影響以及分析U形開裂產(chǎn)生的原因。結(jié)果表明，水平荷載對路面應(yīng)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(chǎn)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(yīng)力導(dǎo)致的張開型裂縫，U形的兩側(cè)開裂是豎向剪應(yīng)力導(dǎo)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(chǎn)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(jìn)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(jié)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(chǎn)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(xué)計(jì)算和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了瀝青路面粘層結(jié)構(gòu)抗剪性能的評價方法、評價指標(biāo)和技術(shù)要求?！　?3)對同步碎石封層技術(shù)研究了各種影響因素對層間抗剪強(qiáng)度的影響程度，并將同步碎石封層與稀漿封層抗剪強(qiáng)度和層間透水性能進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明，瀝青材料性質(zhì)、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(qiáng)度產(chǎn)生了顯著性影響，集料粒徑大小對其產(chǎn)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(qiáng)度小于同步碎石封層的抗剪強(qiáng)度，但其防水性能明顯優(yōu)于同步碎石封層。最后，根據(jù)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(jìn)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(jié)果表明，稀釋瀝青的滲透效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)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(yàn)，對瀝青路面進(jìn)行了層間剪切疲勞試驗(yàn)，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(biāo)以及層間剪切簡化模型，進(jìn)行了剪切疲勞破壞機(jī)理分析，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了層問結(jié)合狀態(tài)衰變的簡單模型?！　?6)根據(jù)我國不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)，同時結(jié)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(biāo)，提出了我國瀝青路面層間材料的氣候區(qū)劃。并且，在力學(xué)分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了層間容許剪應(yīng)力的計(jì)算方法和考慮抗剪強(qiáng)度的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法?！　?

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