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原文传递橡胶颗粒沥青路面结构及破冰性能研究

论文题名：	橡胶颗粒沥青路面结构及破冰性能研究
关键词：	沥青路面;结构力学;破冰性能
摘要：	冬季降雪使许多公路与城市道路出现严重的积雪结冰问题，路面结冰不仅影响行车安全，同时也降低了道路的通行能力和运输效率，给中国道路安全和经济发展带来了严重的影响。橡胶颗粒沥青路面具有高弹性，在外界车辆荷载作用下沥青路面产生集中应力来破除表面冰雪，从而很好的改善了道路路面积雪结冰的情况并为解决此问题提供了新的方法。但是目前国内外对橡胶颗粒混合料的破坏机理，除冰雪能力以及适用于橡胶颗粒混合料的除冰路面结构等方面的研究尚且不足，本论文对以上几方面有针对性的展开分析研究。　　①橡胶颗粒沥青混合料配合比设计及性能研究。本论文针对橡胶颗粒沥青混合料提出了优化后的主骨料嵌挤的时体积设计法，并通过试验验证了混合料的路用性能。发现随着橡胶颗粒掺量从0％到3％的增加，橡胶颗粒沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性都在不断提升，但是水稳定性和抗飞散性却在不断下降，但是仍然满足规范的使用要求。　　②基于离散元法的橡胶颗粒沥青混合料的细观分析。建立混合料的离散元模型，从细观出发，计算连续级配和间断级配橡胶颗粒沥青混合料在外界荷载作用下力学与变形特点，从细观的角度去寻找橡胶颗粒沥青路表面易发生破散的根本原因。研究发现，在外界荷载作用下，连续级配橡胶颗粒沥青混合料的承载力要弱于间断级配橡胶颗粒沥青混合料，但是变形却要大于间断型级配。另外也利用离散元模型从混合料内部将橡胶颗粒沥青路面的破坏机理进行了详细的阐述，在车轮的交替荷载作用下橡胶颗粒的变形使得石料间位置发生较大错动，在橡胶颗粒周围形成薄弱的接触界面，原有混合料的骨架结构发生改变。橡胶颗粒周围的石料与沥青的粘附力下降最终发生剥落现象。　　③橡胶颗粒沥青除冰路面结构研究。本论文对橡胶颗粒沥青路面的结构层进行研究分析后确定了四种具有代表性的沥青路面结构，并建立路面结构的有限元模型，分析了冰层在不同路面结构下的力学荷载响应。研究发现在橡胶颗粒-16作为上面层，AC-20中粒式沥青混凝土作为中面层，AC-25粗粒式沥青混泥土作下面层，水泥稳定碎石作基层，水泥稳定砂砾作底基层这种沥青路面结构下冰层受到的等效应力最大，除冰性能最好。　　④橡胶颗粒沥青混合料破冰能力和效果研究。分别成型橡胶颗粒掺量0％，1％，2％，3％的沥青混合料试件，在室内破冰试验仪器作用下测试试件表面在不同温度和碾压次数条件下的摆值(BPN)。采用BPN加权平均回升量与BPN平均回升率指标去定量描述混合料的破冰能力，发现随着橡胶颗粒掺量的增加其破冰能力也在增强，当掺量在3％时破冰效果最好。另外随着温度的下降其破冰的能力也在下降，当温度下降到-8℃时将失去破冰能力。
作者：	任寻
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	郑智能
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文