持久的滲排水能力是衡量排水瀝青路面使用性能的關(guān)鍵參數(shù)。滲排水能力主要受排水瀝青混合料內(nèi)部空隙的空間分布特征控制,而在路面長(zhǎng)期服役過程中,因反復(fù)行車荷載導(dǎo)致的集料顆粒壓實(shí)效應(yīng)、固體小顆粒在混合料空隙內(nèi)的堆積等作用使得混合料易出現(xiàn)空隙堵塞現(xiàn)象,導(dǎo)致路面滲排水能力出現(xiàn)不同程度的下降。為確保排水瀝青路面的持久滲排水能力,需要深入了解水分在排水瀝青混合料內(nèi)部的滲透規(guī)律,評(píng)估其滲水性能衰減的主要影響因素。本文圍繞空隙堵塞條件影響下的排水瀝青路面內(nèi)部水分滲透行為問題,以排水瀝青混合料內(nèi)部水分滲透過程為研究對(duì)象,運(yùn)用宏、細(xì)觀分析方法,多尺度表征排水瀝青混合料內(nèi)部滲水過程的各向異性,量化堵塞條件影響下的排水瀝青路面滲水衰減過程。從宏觀上,通過控制空隙率的變化來表征瀝青混合料空隙堵塞條件,采用瀝青混合料滲透性能各向異性裝置開展?jié)B水實(shí)驗(yàn),獲得了滲出水量及試件內(nèi)部滯留水量,從宏觀角度量化堵塞條件影響下的排水瀝青路面滲水過程的空間各向異性。從細(xì)觀上,基于X-ray CT掃描和數(shù)字圖像處理技術(shù),獲取排水瀝青混合料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu),選取空隙率、連通空隙率、空隙等效直徑、彎曲度以及最小截面面積作為表征空隙變化的細(xì)觀參數(shù),得到堵塞條件影響下的排水瀝青混合料內(nèi)部空隙的變化過程。結(jié)合宏、細(xì)觀分析結(jié)論,基于多孔介質(zhì)滲流理論,利用ABAQUS建立水-荷載作用下的瀝青路面有限元模型,結(jié)合細(xì)觀分析信息對(duì)路面內(nèi)部宏觀滲透系數(shù)進(jìn)行修正,模擬輪載作用下的路面滲水過程,獲取路面內(nèi)部滲水速度的時(shí)空變化過程。結(jié)果表明:排水瀝青混合料內(nèi)部的滲水過程具有明顯的各向異性,滯留水量一定程度上可以反映混合料內(nèi)部的半連通空隙。相比于總空隙率,采用連通空隙率來表征排水瀝青混合料的排水性能更加準(zhǔn)確,空隙的彎曲度影響排水時(shí)間,深度方向的最小空隙截面面積制約著排水能力。排水瀝青路面橫向滲透行為比垂向滲透行為更為顯著,橫向滲透系數(shù)大約是垂向滲透系數(shù)的1.66~2.43倍。隨著空隙率衰減,各向滲透能力均有不同程度的衰減,垂向滲透能力衰減相對(duì)更快。輪載作用可以加快路面內(nèi)部水分的垂向滲透。空隙堵塞嚴(yán)重時(shí),水分在面層底部沿水平方向逐漸擴(kuò)散,擴(kuò)散范圍由路表向內(nèi)逐漸擴(kuò)張,延長(zhǎng)了水分在路面內(nèi)部的滯留時(shí)間,對(duì)路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不利。綜上,較好的垂向滲透能力能夠快速消除路表積水,提高行車安全性;當(dāng)空隙被堵塞導(dǎo)致內(nèi)部空隙率下降時(shí),需要較高的橫向滲透能力將水排出路面結(jié)構(gòu),提高路面結(jié)構(gòu)耐久性�？障抖氯麠l件影響下的排水瀝青路面內(nèi)部水分滲透行為分析,可以量化堵塞條件影響下的排水瀝青路面滲水衰減過程,進(jìn)而為排水瀝青路面的設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)性指導(dǎo)建議。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U416.217
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

通過測(cè)試獲取瀝青混合料試件內(nèi)部滯留水量瀝青混合料試件的“滲透”、“滲水”類型；根據(jù)各部分內(nèi)部垂向滲透能力、橫向滲透能力、側(cè)向滲透能力進(jìn)行件的滯留水量、垂向滲透系數(shù)、橫向滲透系數(shù)、側(cè)向滲合料試件橫觀滲透能力的評(píng)定。測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖收集裝置，給水裝置頂部有圓形給水口，其直徑約為待圓形收集裝置由內(nèi)而外分隔成中心區(qū)域、中間區(qū)域和向滲透水量，其直徑與給水口直徑相同；中間區(qū)域半徑外緣直徑大于測(cè)試試件的直徑。量1M 與試件飽和含水質(zhì)量2M ，根據(jù)水量平衡原理，可試時(shí)，采用水量控制法，記錄時(shí)間T 內(nèi)的給水量Q，單間區(qū)域和外部區(qū)域的滲水量分別記為1Q 、2Q 、3Q ；件內(nèi)部滯留水量：21M M M滯留，單位：g；垂向 100%3 Q ； 擴(kuò)散滲透百分比： /2212B QQ Q Q /100%3123 QQ Q Q 。

圖 2-2 車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度（2）水穩(wěn)定性現(xiàn)有瀝青混合料水穩(wěn)定性測(cè)試方法通過多種方式模擬水溫荷載作用，以此評(píng)價(jià)合料的內(nèi)部粘結(jié)力，檢驗(yàn)瀝青與集料的粘附性能。本文采用浸水馬歇爾試驗(yàn)測(cè)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JT011）T0703 擊實(shí)法成型兩組標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件。一組試件于 60℃恒溫水浴保時(shí)，然后測(cè)其浸水穩(wěn)定度1MS ，另一組試件 60℃恒溫水浴保溫 30 分鐘，然后爾穩(wěn)定度MS 。下式為殘留穩(wěn)定度0MS 計(jì)算公式。10010 MSMSMS （2.試驗(yàn)結(jié)果如表 2.7 所示，五種排水瀝青混合料的水穩(wěn)定性均滿足要求。表 2.7 排水瀝青混合料的水穩(wěn)定性混合料類型/空隙率 馬歇爾試件穩(wěn)定度/kN 殘留穩(wěn)定度/%23%最大值 6.21 84.6最小值 5.46 80.7平均值 5.88 8319%最大值 7.16 89.1最小值 6.67 84.3
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本文編號(hào)：2873376