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高模量沥青混凝土性能与路面结构研究
| 论文题名： | 高模量沥青混凝土性能与路面结构研究 |
| 关键词： | 高模量沥青混凝土;50#沥青;外掺剂;性能评价;设计体系;受力特点;有限元 |
| 摘要： | 现阶段交通的快速发展迫切要求沥青面层具有良好的使用性能,而高模量沥青混凝土路面在应对路面早期病害方面有一定的优势和特点。高模量沥青混凝土在我国的应用还处于初期阶段,缺乏对高模量沥青混凝土材料组成和路用性能评价的系统研究,在对高模量沥青混凝土路面进行结构设计时还存在一定的盲目性。 本文以沥青混合料的强度形成原理为依据,针对制备高模量沥青混凝土的沥青、集料、级配、粉胶比及外掺剂提出了具体要求。通过沥青混合料的配合比设计和路用性能试验,对使用50＃沥青和高模量外掺剂的高模量沥青混凝土在力学强度、高温、低温、疲劳方面的性能进行研究和对比。试验结果表明50#沥青和高模量外掺剂能够显著提高沥青混合料的力学强度,改善沥青混合料的疲劳性能,但同时混合料的低温抗裂性能有一定程度的下降。高模量外掺剂可以提高沥青混合料的高温稳定性,但50#沥青混合料的高温性能存在不确定性,经过分析认为,这主要与低标号沥青技术指标体系的不完善有关,并提出了完善低标号沥青技术指标体系的建议和具体方向。 利用有限元软件对高模量沥青混凝土路面结构在高温永久变形、低温开裂和疲劳开裂方面的结构受力展开分析。力学分析结果表明在沥青高温性能良好的前提下面层抵抗永久变形的能力明显增强；低温环境下裂缝的扩展速度随高模量沥青混凝土模量的增加而加快；高模量沥青混凝土路面的反射裂缝内应力强度因子随高模量沥青混凝土模量的增加而变大,不利于疲劳开裂。因此,提出疲劳开裂、面层车辙和低温开裂是高模量沥青混凝土路面可能发生的主要破坏类型。 综合分析高模量沥青混凝土路面结构受力状况和性能试验数据后,提出了以回弹模量为参数的“高模量沥青混凝土”界限值,总结归纳高模量沥青混凝土回弹模量、劈裂强度和动态抗压模量等力学参数的取值范围,规范高模量沥青混凝土路用性能技术指标和相关的测试方法,对路用性能技术指标提出具体要求。 针对高模量沥青混凝土路面的受力特点,调整和完善了高模量沥青混凝土路面结构设计体系。在现有设计指标的基础上,增加考虑基层开裂条件下沥青面层的疲劳寿命作为高模量沥青混凝土路面设计的验算指标,路面永久变形作为参考指标。提出在设计过程中根据设计弯沉值确定路面结构层厚度,并针对基层本身已经开裂的事实进行结构疲劳寿命预估,在必要时通过建立沥青混合料蠕变模型对沥青路面的永久变形进行预测,结合各结构层层底弯拉应力指标,对结构层厚度进行验算。论文通过设计示例,演示了调整后的关于高模量沥青混凝土路面的结构设计步骤。 |
| 作者： | 周庆华 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 沙爱民 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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