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格栅对沥青混凝土路面高温性能的影响
| 论文题名： | 格栅对沥青混凝土路面高温性能的影响 |
| 关键词： | 格栅加铺;沥青混合料;沥青混凝土路面;高温性能;车辙病害;有限元 |
| 摘要： | 近几年来，我国高等级公路空前迅速增长的同时，公路交通量明显增多，呈现车辆大型化、载重增加化、车速加快化等状况，由此引起的沥青路面的高温车辙病害愈来愈被重视和关注。本文利用格栅网格的特性，从新角度入手，设计实施一系列试验，结果表明在沥青混凝土中加铺格栅对集料具有侧向流动的限制作用，促进路面层主应力均匀分布，对路面结构受力具有改善效果，提高沥青混合料高温性能。 本文首先研究格栅对叠层级配碎石的力学性能的影响，测定其劲度模量与应力承载能力。试验结果：格栅增强叠层级配碎石劲度模量值12.06MPa，应力承载水平可以达到20MPa。这表明在没有沥青胶结料的情况下，格栅对集料颗粒的水平侧向流动具有限制作用。 其次，研究了格栅对沥青混合料高温状况下的弹性模量、车辙试验以及动态模量的影响。试验结果：(1)分别在45℃和60℃条件下，“70＃+2”试件的弹性模量值在所有试件中最高，45℃时达到1.5594MPa，60℃时达到1.0546MPa。这说明格栅对试件中集料颗粒具有阻碍其侧向流动的效果，提高整个试件的弹性模量值。(2)“with grid”试件d0值0.63mm，d1值0.89mm，d2值0.96mm，动稳定度8750次/mm；“without grid”试件d0值1.19mm、d1值1.58mm，d2值1.68mm，动稳定度6462次/mm。这说明格栅的加铺改变了沥青混凝土的结构受力，使得路表变形量减小，动稳定度值提高，具有改善沥青路面抵抗车辙变形的效果。(3)在动态模量主曲线低频高温端，格栅具有提高沥青混凝土动态模量，降低相位角的效果；与此同时，在主曲线常温端，格栅的加铺并不影响常温沥青混合料动态模量和相位角变化。上述试验结果表明在沥青混合料中，格栅的加铺对集料具有阻碍其侧向流动的作用，对路面主应力具有发散作用；在路面高温状况下，弥补因为沥青粘结力减弱导致集料所受限制流动作用力的减小，提高路面结构的高温稳定性。 最后，本文利用ABAQUS有限元模拟软件，采用蠕变模型本构方程对格栅增强沥青混凝土的路用性能进行研究。结果表明，格栅能够轻微减小路面弯沉，减小路面主应力非均匀分布；在相同蠕变变形量和主应力的情况下，格栅能够提高沥青路面混合料的服役时间。 总之，在高温条件下，格栅对沥青混合料中的集料具有侧向流动的限制作用，对路面主应力具有促进均匀分布的作用，对路面结构受力具有改善效果，提高沥青混合料高温稳定性能、路用性能和服役时间。此外，使用格栅的成本提高幅度仅为改性沥青的5％。期待该方面的研究能够带来社会和经济意义。 |
| 作者： | 郑少平 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 陈美祝;吴少鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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