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原文传递高等级公路沥青材料永久变形特性研究

论文题名：	高等级公路沥青材料永久变形特性研究
关键词：	高等级公路;沥青材料;永久变形;沥青混合料;浸水车辙;结合料;车辙深度;广义动态剪切模量;测试;密级配;切应力;基本方程;变形能力;试件;车辙稳定性;预处理;压实性;流动变形;劲度模量;剪切效应
摘要：	本文主要包括以下研究内容：采用沥青路面分析仪(APA)研究水作用下混合料试件永久变形的表现形式。试件分别经浸泡、饱水、冻融三种方式预处理；APA测试采用干车辙和浸水车辙两种形式。试验结果表明，水的存在对沥青混合料永久变形有影响；浸水车辙深度普遍大于干车辙深度；严酷的预处理没有导致较大的永久变形；在相同的冻融次数下，随着饱和度增大，浸水车辙深度减小；在相同的饱和度下，未经冻融处理的试件其浸水车辙深度普遍大于经过冻融处理试件的车辙深度。分析结果表明：APA测试形式、APA测试形式与试件预处理方式的交互作用，冻融循环次数分别是产生上述试验结果的主要原因。以混合料的结构密实性、浸水车辙稳定性、压实性能为研究基础，提出了在高温多雨地区，满足表面层混合料结构和性能要求的连续密级配的选择方法。研究选取十种级配，结果表明：最大密实线和Superpave控制点可作为了解混合料结构、压实性和永久变形特性的参数依据，在最大密实线和控制点下限之间选择级配，可有效缩小连续密级配的选取范围，同时，处于该范围内的级配，混合料同时具有了良好的结构密实性、浸水车辙稳定性和压实性能，因此，在该范围内选取连续密级配，沥青混合料更适用于环境因素复杂的高温多雨地区。提出沥青结合料广义动态剪切模量(GDSM)概念，以此为劲度指标表征未改性及改性结合料的抗高温变形能力。研究采用两种未改性和五种SBS改性结合料，通过动态应力扫描测试获取各结合料60℃时峰值剪应力及相应剪应变的数据，采用BoxLucas模型拟合剪切应力—应变基本方程并据此计算结合料在线粘弹区的GDSM。探讨GDSM与车辙深度间和动态蠕变劲度模量的相关性。结果表明：60℃时，结合料的GDSM与混合料的永久变形特性间具有良好的相关性；GDSM适合作为评价、区分结合料抗高温变形能力的指标；剪切应力—应变基本方程的模型参数具有明确的力学含义。提出了混合料的拟剪切效应动态粘性劲度模量(Spsv)概念及其测试方法；在此基础上，深入研究了Spsv的基本行为特征，探讨了Spsv用于评价混合料抗剪切流动变形能力的适宜性。结果表明：Spsv具有显著的温度依赖性和应力依赖性；Spsv与混合料的轮辙深度均具有良好的相关性，因此，Spsv适合评价混合料抗剪切流动变形的能力；获取Spsv的粘塑性变形测试方法有进一步完善和推广的价值。关键词：沥青混合料；沥青结合料；永久变形；水处理；表面层；集料级配；动态力学分析；广义动态剪切模量；BoxLucas模型；剪切应力—应变基本方程；拟剪切效应动态粘性劲度模量；嵌入式轴向测试；动态重复蠕变测试
作者：	韩海峰
专业：	道路与铁道工程
导师：	吕伟民
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2004
正文语种：	中文