详情

原文传递重载高温区沥青路面结构与材料研究

论文题名：	重载高温区沥青路面结构与材料研究
关键词：	沥青路面;车辙;路面结构;路面材料
摘要：	车辙是沥青路面特有的一种损坏现象，是长期困扰着国内外道路工作者的世界性难题。据统计，80％以上的路面维修都与车辙相联系，而车辙问题在重载高温区沥青路面更加突出，因此，围绕重载高温区沥青路面结构和材料进行研究，具有十分重要的理论意义和实用价值。本文在重载高温区沥青路面实地调查、大量的室内试验研究和理论研究的基础上，取得了以下主要研究成果和结论。 (1) 根据对典型重载高温区沥青路面路况调查和实地典型位置的取样试件车辙试验结果，运用方差分析、回归分析和相关分析等方法，研究了影响沥青路面车辙形成的关键内因，首次建立了车辙深度与各结构层动稳定度的经验公式：RD=k1+k2ln(DStop)+k3ln(DSmiddle)+k4ln(DSbottom)据此，提出了重载高温区沥青路面下面层沥青混合料动稳定度设计标准，一般路段为800次/mm，长大纵坡和超高较大的路段，提高到1000次/mm；中面层建议采用改性沥青混凝土，其动稳定度不小于3000次/mm。 (2) 采用沥青混合料专用三轴测试仪，系统地研究了级配、集料、沥青用量、空隙率和温度对沥青混合料抗剪性能的影响，首次提出了沥青混合料抗剪参数c、φ和沥青混合料动稳定度的经验模型： (3) 利用DSR、红外光谱分析、DSC分析和TG分析等手段，从微观的角度对在PG76与PG82改性沥青中分别掺聚合物纤维与木质素纤维的沥青胶浆和在AH-70重交沥青与PG76改性沥青中掺抗车辙剂的沥青胶浆的高温性能和增强机理进行了初步探讨，提出了最佳合理掺量。 (4) 系统对比分析PG76、PG82和在PG82中增掺不同用量的聚合物纤维SMA-13以及用PG76、AH-70和在AH-70中掺入不同用量的抗车辙剂AC-20后的高温性能。试验结果表明，在PG82中增掺聚合物纤维SMA-13和在AH-70中掺入抗车辙剂AC-20的高温性能得到了非常明显改善；运用正交分析法分析了拌和温度、碾压温度、干拌时间和湿拌时间等因素对增掺聚合物纤维SMA-13和掺抗车辙剂AC-20的高温性能的影响，提出了合适的工艺参数。 (5) 运用三维有限元、时温等效关系分析了轴载、温度、纵坡和车速、超高等对路面结构各层内的最大剪应力的影响以及变化规律，分析认为超重轴载和超高温度(车速)是影响路面剪应力的主要的因素。同时运用三维有限元，计算分析了考虑面层材料组合、温度和荷载等不同因素耦合(工况)条件下沥青路面结构应力状况；并借鉴城市道路沥青路面抗剪强度验算方法，采用实测材料参数对不同工况下路面结构的抗剪性能进行了验算，提出了不同因素耦合条件下的路面结构组合推荐方案和相应的沥青混合料动稳定度设计标准建议值。 (6) 结合室内试验和路面结构分析的成果，提出了不同路况条件下合理的试验路路面结构与材料方案并予实施。经过1年多的跟踪检测结果表明，试验路段设计的路面结构和材料方案路面使用性能优良，路面车辙也得到了很好的控制，证明试验路的路面结构组合和材料设计是成功的。这为今后类似高速公路沥青路面结构与材料设计提供可借鉴的宝贵经验。
作者：	王辉
专业：	道路与铁道工程
导师：	张起森
授予学位：	博士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文