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原文传递应力吸收层沥青混合料组成设计及抗裂性能研究

论文题名：	应力吸收层沥青混合料组成设计及抗裂性能研究
关键词：	沥青路面;反射裂缝;应力吸收层;沥青混合料;配合比设计;疲劳试验
摘要：	在沥青面层与旧路面或基层之间设置应力吸收层,能大幅度地降低沥青面层层底荷载应力和温度应力,减少接缝或裂缝处应力集中现象和裂尖应力强度因子的幅值,有效地消散及吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的应力及变形,延缓反射裂缝在沥青面层中形成及扩展,提高了沥青面层的使用寿命。目前,国内对于应力吸收层材料组成研究还是一个空白,开发应用于应力吸收层的沥青结合料,进行应力吸收层沥青混合料配合比设计及其抗裂性能研究,推荐应力吸收层的合理厚度,对于推广应力吸收层技术具有重要的现实意义。　　采用三维有限元法对基于应力吸收层的沥青路面结构进行数值模拟计算,分析了轴载变化对应力吸收层荷载应力的影响,表明应力吸收层处于复杂的受剪、抗拉受力状况,抗拉伸与剪切可作为评价该混合料技术性能；分析了应力吸收层模量变化对沥青面层层底接缝处荷载应力和温度应力的影响,低模量的应力吸收层能显著降低加铺层层底的荷载应力与温度应力,结合应力吸收层结构要求及材料组成特性,常温下,应力吸收层回弹模量约在400～600MPa较为合适,为混合料配合比设计提供了重要参考。随后,根据应力吸收层的功能特点,提出应力吸收层混合料设计空隙率应在1.0～2.0％之间较为合理。　　通过大量的室内试验,研发了Sampave特种改性沥青结合料,并研究其粘温特性,确定合理的拌和与压实温度,为施工工艺中温度控制提供了重要依据。对基于Sampave特种改性沥青结合料的胶浆进行了较深入的研究,分析粉胶比对胶浆高、低温性能及粘温特性的影响,提出了合理的粉胶比范围。　　采用贯入与直接拉伸试验,发现矿料的贯入耗散形变能和混合料的贯入剪切形变能、拉伸形变能是衡量矿料及混合料变形特性的重要指标,权衡混合料的抗剪和抗拉性能,推荐出应力吸收层矿料级配走向,为配合比设计中的级配选取提供了方向。　　进行旋转压实试验,分析旋转压实次数与油石比对混合料压实度的影响,确定合理的设计旋转压实次数。分析了矿料级配、油石比对回弹模量的影响,完善应力吸收层混合料配合比设计指标体系,以贯入和拉伸试验优选级配,确定最佳油石比,提出了基于抗剪和抗拉性能的配合比设计方法。　　自行设计试验夹具,进行DTT拉伸破坏、蠕变及损伤与愈合试验,建立了各试验指标及试验参数,验证了Sampave特种改性方案的可行性；检验了配合比设计中的优选级配和最佳油石比确定的可靠性,有力地支持了混合料配合比设计成果。　　研制出沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置,验证了基于Sampave特种改性沥青路面结构的抗反射裂缝效果,推荐应力吸收层的合理厚度为2～3cm,为基于应力吸收层的沥青路面结构设计提供了试验依据。
作者：	李祖仲
专业：	道路与铁道工程
导师：	张登良
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文