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原文传递沥青路面初期损坏机理分析与对策研究

论文题名：	沥青路面初期损坏机理分析与对策研究
关键词：	沥青路面;初期损坏;机理分析;空隙率;沥青面层;动水压力;非均布荷载;早期损坏;水稳定性;试验分析;疲劳;接触压力;新泛油;轮胎;剪应力;混合料;高等级;超载;非均匀分布;综合作用
摘要：	近年来，随着交通量的急剧增长、车辆轴载的增大以及高等级道路上行车速度的提高，许多沥青路面在通车仅1～2年内就出现了严重的损坏现象，相关部门虽采取了多种措施加以防治却收效甚微，我国现行的路面技术遇到了强有力的挑战，本文为此进行了系统的调查研究。通过野外调查和试验分析，本文提出了5种新的损坏现象，即新泛油、内部松散、泛浆、沉陷和剥落现象。由于这些新损坏现象的出现的时间早，产生和发展机理也不同于以往的道路病害，因此本文将它们定义为沥青路面的初期损坏。对路面芯样的试验分析确定了一些与初期损坏密切相关的内在因素。其中，沥青面层的空隙率对初期损坏的影响最为显著，沥青面层的耐久性、强度、水稳定性都随着空隙率的增大而下降;7～8％可能是初期损坏的临界空隙率范围，当面层空隙率大于8％时，路面易发生初期损坏，而小于7％时的路面不易损坏;研究表明，面层级配并不是影响路面初期损坏的主要原因;粒径大的混合料容易离析，较小粒径的混合料表现了更为均匀的施工性能。进一步研究表明，高速行车引起的动水压力、轮胎与路面接触压力的非均布效应以及车辆超载已成为初期损坏重要肇因。作用于路面上的动水压力是十分可观的，它随着车速的增加呈几何级数增长。轮胎与路面实际荷载的非均匀分布效应非常显著，非均布荷载在面层内引起的最大剪应力比均布荷载时增加24％。当然，超载的影响也是十分严重的，它不但大大降低了路面的疲劳寿命，甚至变疲劳损坏为一次性破坏，而且使轮胎与路面的接触压强大大增加，引起面层内的剪应力增大，造成面层的剪切破坏。这三方面的综合作用是造成路面初期损坏乃至早期损坏的主要原因。大空隙率、动水压力、荷载的非均布、超载以及气候条件与路面材料的相互作用造成了沥青与集料粘附性的相对不足，面层内部沥青膜剥落后向上部迁移，这是新泛油、内部松散的产生机理;更为严重的情况下，外界水直接贯穿沥青面层对基层顶面的冲刷将诱发泛浆和沉陷。为了克服路面的初期损坏，在路面设计中对结构、材料、环境作为与交通同样的要素进行一体化考虑是有益的。因此，本文对高等级沥青路面各结构层的功能提出了原则性要求，即除通常所考虑的弯拉疲劳、车辙和低温开裂外，还应具有抗非均布接触压力引起的剪切疲劳能力(面层顶部)以及抗动水损坏的能力。本文据此提出一些初期损坏的防治对策，包括密级配抗滑表层以及提高沥青面层水稳定性的措施，工程试验中这些对策收到了良好的效果。关键词:沥青路面，初期损坏，早期损坏，动水压力，非均布荷载，空隙率，沥青迁移
作者：	张宏超
专业：	道路与铁道工程
导师：	孙立军
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学道路与交通工程系
学位年度：	2002
正文语种：	中文