【摘要】：林區(qū)道路是林業(yè)和地域發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。相比其他高速公路、國(guó)道和省道的行車車輛而言,林區(qū)道路更多的是重載車輛和大軸載車輛,致使原設(shè)計(jì)無法滿足重載交通的需求,在荷載和環(huán)境的綜合作用下路面極易出現(xiàn)疲勞破壞。為了改善林區(qū)道路的疲勞性能,采用新材料、新技術(shù)、新工藝減少路面的損壞,延長(zhǎng)其使用壽命,是當(dāng)前改善瀝青混合料路面疲勞性能的重要手段。已有研究證明硫酸鈣晶須作為一種新型的瀝青混合料添加劑,具有耐磨耗、耐酸堿、抗腐蝕以及耐高溫等特點(diǎn),并提高路面的疲勞性能。本文將硫酸鈣晶須以外摻法的方式應(yīng)用到瀝青混合料中,并通過室內(nèi)疲勞試驗(yàn)得到以下結(jié)論:1.基于馬歇爾設(shè)計(jì)法,進(jìn)行CSW改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì),最終確定了最佳瀝青用量。2.從硫酸鈣晶須摻量、應(yīng)變水平、試驗(yàn)溫度和加載頻率四種不同角度基于現(xiàn)象學(xué)分析了瀝青混合料疲勞性能的影響。可以發(fā)現(xiàn)硫酸鈣晶須的摻入,增加了材料的疲勞壽命,但并不是摻量越多其疲勞性能越好,當(dāng)摻量在3%時(shí),其疲勞壽命達(dá)到最高值。3.從應(yīng)變角度分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)應(yīng)變?yōu)?00με時(shí),瀝青混合料耐久性更長(zhǎng),所以說更適合林區(qū)道路。4.從溫度角度研究建立了溫度-疲勞方程,并從勁度模量的角度分析了溫度對(duì)疲勞性能的變化規(guī)律。5.從加載頻率角度研究發(fā)現(xiàn),隨著加載頻率的增大,試件的疲勞壽命在增加,當(dāng)加載頻率增加到10Hz以上時(shí),其疲勞壽命逐漸穩(wěn)定。所以,在林區(qū)路面上,以10Hz設(shè)計(jì)比較合理。并建立了頻率-疲勞方程。6.基于能耗法分別進(jìn)行了耗散能相對(duì)變化率和疲勞損傷的分析。從耗散能相對(duì)變化率分析得到,目前規(guī)范所說的疲勞破壞準(zhǔn)則并非材料的真正的破壞點(diǎn)。并且從耗散能相對(duì)變化角度再次證明,摻量為3%時(shí)硫酸鈣晶須改性瀝青混合料的疲勞壽命最大。7.從疲勞損傷分析得到,在試驗(yàn)初始階段隨著加載次數(shù)的增大,累計(jì)損傷迅速增大的趨勢(shì),其中應(yīng)變?cè)酱笃鋼p傷也越大,并且建立了疲勞損傷方程。8.通過顯著性分析,四個(gè)因素對(duì)CSW改性瀝青混合料的影響主次關(guān)系為:應(yīng)變→溫度→頻率→硫酸鈣晶須摻量。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S773
【圖文】：

隨著林業(yè)建設(shè)的發(fā)展，已經(jīng)將林區(qū)道路納入到公路網(wǎng)。內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)已建成林業(yè)專業(yè)公路[1]15894.6km，林業(yè)專業(yè)公路網(wǎng)密度僅為 1.7m/hm2。隨著大興安嶺旅游業(yè)事業(yè)的發(fā)展和營(yíng)林等生產(chǎn)的需要，目前林區(qū)公路總公里數(shù)已不能滿足林區(qū)道路的需求，相比其他高速公路、國(guó)道、省道而言，林區(qū)道路的重載車輛較多，其軸載分布形式也有較大區(qū)別，致使林區(qū)道路的瀝青路面產(chǎn)生疲勞破壞等病害[2]。目前，關(guān)于瀝青混合料的疲勞性能的研究主要是針對(duì)普通公路，而對(duì)于林區(qū)道路的疲勞性能研究相對(duì)較少。大興安嶺地區(qū)的氣候條件和車輛種類都不同與普通公路，對(duì)路面使用壽命和路面的性能應(yīng)該有更高的要求。為了改善路面的疲勞性能，多數(shù)研究者從材料本身出發(fā)，大多數(shù)采用改性瀝青如 SBS 改性瀝青。根據(jù)相關(guān)研究，硫酸鈣晶須不僅價(jià)格低廉，將其摻入到瀝青混合料中，還能改善路面的疲勞性能。本研究的目的就是把硫酸鈣晶須摻入到瀝青混合料中，為此針對(duì)林區(qū)氣候環(huán)境和交通環(huán)境的特點(diǎn)研究硫酸鈣晶須改性瀝青混合料疲勞性能，為延長(zhǎng)林區(qū)道路使用壽命、改善其疲勞性能和道路設(shè)計(jì)提供了一定的依據(jù)和借鑒作用。

圖 8 三分點(diǎn)加載方式示意圖Fig. 8 Schematic diagram of three point loading mode澳大利亞（TPCIndustrial Process Control Limiting Machine）“萬能試驗(yàn)機(jī)”，如下圖：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2731367