【摘要】：排水路面的大空隙特征使其具有排水降噪行車安全等優(yōu)良性能,因此我國(guó)引進(jìn)后迅速發(fā)展,由輕型快速交通逐漸普及到高速公路。然而我國(guó)交通增長(zhǎng)迅速、汽車軸重不斷增大的趨勢(shì)使交通日漸重載化,這對(duì)排水路面的抗重載抗疲勞等性能要求也越來(lái)越高,由此排水路面也出現(xiàn)了飛散、壓密和車轍等病害,因此針對(duì)重載交通條件進(jìn)行排水瀝青混合料研究有著重要意義。本文在調(diào)查了國(guó)內(nèi)外排水瀝青路面發(fā)展與應(yīng)用歷程中的經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)階段排水路面在我國(guó)重載交通環(huán)境下面臨的問(wèn)題與考驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析了重載條件下排水路面的病害形式及其原因,針對(duì)性的總結(jié)了排水瀝青混合料設(shè)計(jì)過(guò)程的材料要求與設(shè)計(jì)要點(diǎn);經(jīng)過(guò)調(diào)查確定了重載交通的荷載特征與排水路面典型結(jié)構(gòu)及力學(xué)參數(shù);為了探究排水路面結(jié)構(gòu)在荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變特征對(duì)其進(jìn)行了Abaqus有限元模擬,得到了標(biāo)準(zhǔn)荷載下排水瀝青路面不利位置的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),其后為了探究排水面層輪胎荷載兩側(cè)邊緣不利位置在不同的重載水平下的應(yīng)力應(yīng)變水平,借助Abaqus有限元分析軟件分析了不同荷載水平下面層內(nèi)部的受力與變形情況,以此確定相應(yīng)荷載水平下的材料要求。在研究了排水瀝青混合料骨架類型與強(qiáng)度形成機(jī)理的基礎(chǔ)上確定了混合料設(shè)計(jì)要點(diǎn),即高質(zhì)量的瀝青膠結(jié)料、礦料及穩(wěn)定的骨架嵌擠結(jié)構(gòu);以球體堆積模型研究了集料的填充干涉規(guī)律,確定了混合料粗細(xì)集料的劃分原則;在研究總結(jié)了之前國(guó)外和國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分別以粗集料錐入度試驗(yàn)和集料骨架間隙率VCA為力學(xué)指標(biāo)和體積指標(biāo)進(jìn)行排水瀝青混合料粗集料骨架穩(wěn)定性檢驗(yàn)評(píng)價(jià)得到各檔粗集料的最佳配比;基于工程經(jīng)驗(yàn)及研究結(jié)論選取了高粘瀝青方案、粗細(xì)集料以及纖維,以SGC旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀為手段,以體積法關(guān)系進(jìn)行了不同骨架密實(shí)度的重載排水瀝青混合料配合比設(shè)計(jì);在空隙率和析漏率均滿足設(shè)計(jì)要求的前提下以穩(wěn)定度、肯塔堡飛散率和TSR為指標(biāo)優(yōu)選出排水瀝青混合料粗集料骨架最佳密實(shí)度對(duì)應(yīng)的混合料級(jí)配。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的重載排水瀝青混合料排水功能性、高低溫性能以及動(dòng)態(tài)模量等性能進(jìn)行了檢驗(yàn),重點(diǎn)地對(duì)排水路面最為常見(jiàn)的飛散病害進(jìn)行了大型飛散試驗(yàn)以驗(yàn)證其抗剝落飛散能力,經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)過(guò)程確定了大型飛散實(shí)驗(yàn)的基本步驟和試驗(yàn)條件,提出了以大型飛散試驗(yàn)檢驗(yàn)瀝青混合料抗松散掉粒能力的評(píng)價(jià)方法。各試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果綜合來(lái)看,所設(shè)計(jì)的重載排水瀝青混合料性能優(yōu)異。
【圖文】：

可能帶來(lái)路面的過(guò)早破壞，縮短道路壽命。2.1.2 重載交通下排水瀝青路面使用狀況調(diào)查及主要病害由于排水路面材料的大空隙特征，材料中集料顆粒之間的接觸面積相比其他類型瀝青混合料而言更小，因此在相同的荷載特別是重載作用下混合料更容易發(fā)生病害。經(jīng)調(diào)查研究可知排水路面病害主要分兩類：結(jié)構(gòu)性的破壞和功能性喪失。（1）結(jié)構(gòu)性破壞排水瀝青混合料結(jié)構(gòu)性破壞主要反映在混合料結(jié)構(gòu)性損傷上，，具體有表面松散脫落和微裂縫兩種。表面松散脫落又叫做飛散，是指排水層表面集料在外力作用下與路面結(jié)構(gòu)脫離的損壞現(xiàn)象，是排水路面較為顯著的病害形式，占病害比重超過(guò) 70%，首先通過(guò)對(duì)鹽通高速排水路面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)其整體狀況良好，重車道發(fā)現(xiàn)少量表面松散脫落，行車道有輕微飛散而超車道幾乎沒(méi)有此類病害。用鋪沙法測(cè)試路面構(gòu)造深度來(lái)評(píng)價(jià)排水路面的飛散損壞情況，結(jié)果表明，飛散嚴(yán)重處構(gòu)造深度較大，為 3.1mm，無(wú)飛散處構(gòu)造深度較小，為 2.4mm。

圖 2-2 排水路面結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-2 Schematic diagram of Drainage Pavement Structure排水面層：功能性要求排水面層具有較大空隙率，一般為 18%~25%，大快速排出路表水以保證行車安全并發(fā)揮降低噪聲的作用；路用性能要求排車轍、低溫抗裂、耐疲勞及抗飛散剝落。防水粘結(jié)層：排水瀝青路面排水面層與其下的中面層之間需設(shè)置防水粘因?yàn)橄噍^于密級(jí)配瀝青混合料而言，排水面層與其下層結(jié)構(gòu)層接觸面積較推移剪切下粘結(jié)強(qiáng)度不足；另一方面中面層直接與下滲的水分接觸，出于粘結(jié)層防水性能優(yōu)異。對(duì)于重交通排水瀝青路面而言需采用改性熱瀝青類?ài)`中使用橡膠改性瀝青或 SBS 改性瀝青表現(xiàn)出良好的防水粘結(jié)效果。瀝青中下面層：瀝青中下面層主要起到擴(kuò)散荷載應(yīng)力的作用，重載下應(yīng)此中下面層應(yīng)具有較強(qiáng)的抗變形能力、密實(shí)防水，一般要求與排水面層瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度大于 5000 次/mm�；鶎樱涸谥亟煌ǖ缆飞箱佒潘鎸右蠡鶎訄�(jiān)實(shí)穩(wěn)定耐久，在保持現(xiàn)不大幅度增加的基礎(chǔ)上優(yōu)化瀝青層性能，并增大半剛性基層厚度以提高路
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2594564