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透水沥青混合料渗水性能的试验研究
| 论文题名： | 透水沥青混合料渗水性能的试验研究 |
| 关键词： | 透水沥青路面;有效空隙率;变水头法;渗水性能 |
| 摘要： | 透水沥青混合料（PAC）是一种引进于上世纪80年代末的沥青混合料技术，通过我国自身实际情况的研究和应用已经成为沥青路面面层的混合料类型之一。透水沥青路面具有改善道路行车安全性、提高行车舒适性、减少交通拥堵等优点，对于“海绵城市”的建设具有积极地促进作用。 目前，针对透水沥青混合料的透水性能研究大部分集中在关于室内渗透系数上，但对于透水路面的的渗水性能相关研究却寥寥。只有对实际路面的渗水性能进行准确的判断，才能确保路面是否发挥透水作用。本文采用变水头的试验方式对PAC-13透水沥青混合料的渗透系数和渗水系数进行了研究，并针对性的开发出相应的试验设备。主要研究内容如下： （1）用干捣试验确定了粗集料的比例51:34:15时可形成集料间的最优嵌挤骨架结构，利用四因素三水平正交试验对细集料的级配进行设计，选取最优水平为A1B1C2D1，确定PAC-13的级配组成。对透水沥青混合料马歇尔试件进行各项性能试验，确立了试验用的五种不用空隙率的PAC-13级配。 （2）对多孔介质渗透性能的基本理论进行说明，借鉴Ergun模型对透水沥青混合料内部水的流动状态进行判断，利用Carman—Kozeny方程建立空隙率与渗透系数的关系模型。通过对PAC-13透水沥青混合料内部的空隙进行分类，认为有效空隙率才是影响混合料透水能的关键因素。针对以往有效空隙率的测试数值偏大的特点，借鉴给水度的概念开发出了新的检测方法。 （3）针对室内 PAC-13透水沥青混合料变水头试验，设计出利用脱模马歇尔试件进行试验的试验装置。该试验装置将以往试件与模具的刚性-刚性接触转变为刚性-柔性接触，这种设计有效的保证了试验数据的稳定性以及可靠性。 （4）通过对试验数据的分析和判断，确定了合理的水头高度为7.5cm~27.5cm。计算得到当水头高度在27.5cm以下时，PAC-13各级配均能满足Re'＜10，满足达西定律的使用要求。通过数据回归分析，确定PAC-13透水沥青混合料的渗水系数标准应大于1646ml/min，渗透系数应大于0.12cm/s。 （5）设计了一种加围压装置的新型渗水仪，围压装置中持续不断的水流保证渗水仪周围形成围压状态，使得水流的三维状态变为一维流动，渗水系数的数据精度提高了3%左右。通过计算，PAC-13车辙板试件渗水系数与变水头试验回归方程得到的渗水系数误差在4%~6%之间，证明了回归方程比较高的的可信度，说明提出的PAC-13渗水系数标准值具有一定的实际意义。 （6）对现行渗水仪和新型渗水仪两种仪器通过PAC-13车辙板进行对比试验，发现新型渗水仪具有水量大、计时时间准确、开关精确控制、数据测量精确的优点。 |
| 作者： | 徐陆军 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 马培建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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