【博士】大粒徑瀝青混凝土級(jí)配設(shè)計(jì)及技術(shù)性能研究【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　我國(guó)高等級(jí)公路瀝青路面目前普遍存在早期破壞現(xiàn)象。路面病害的主要形式是疲勞開(kāi)裂和車轍。這些破壞除了與路面施工和材料有關(guān)外，還與我國(guó)采用單一的路面結(jié)構(gòu)相關(guān)。如何從路面結(jié)構(gòu)入手，找到解決瀝青路面早期破壞的有效途徑，顯得尤為重要。為此本文采用有限元方法，分析了大粒徑瀝青混凝土材料在路面結(jié)構(gòu)中受車輛荷載作用下的響應(yīng)，得到大粒徑瀝青混凝土在路面結(jié)構(gòu)中的受力特點(diǎn)及其在不同條件下的路面響應(yīng)變化規(guī)律。然后在分析研究瀝青混合料不同級(jí)配理論的基礎(chǔ)上，針對(duì)大粒徑瀝青混合料擬定出五種級(jí)配(面層兩種，基層三種)，采用不同的成型方式進(jìn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)地比較研究不同設(shè)計(jì)方法下大粒徑瀝青混合料的路用性能。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有瀝青混合料組成設(shè)計(jì)方法，提出適合于我國(guó)國(guó)情的大粒徑瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法。　　由于級(jí)配良好的大粒徑瀝青混凝土比一般瀝青混合料有相對(duì)較高的彈性模量。使用大粒徑瀝青混凝土的路面結(jié)構(gòu)在同等荷載作用下明顯比使用一般瀝青混合料的路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的路表彎沉和應(yīng)變小，對(duì)變形的抵抗能力強(qiáng)。隨著大粒徑混凝土層厚度增加，可以明顯降低各層底的應(yīng)力。　　有限元分析表明：一定范圍內(nèi)土基彈性模量的變化對(duì)路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的最大剪應(yīng)力和彎拉應(yīng)力的影響不十分明顯，但對(duì)結(jié)構(gòu)的路表彎沉有很大的影響，相對(duì)于別的路面層位的模量變化基層模量的變化對(duì)彎沉的影響較大。各層位的模量變化對(duì)應(yīng)變的影響相對(duì)于對(duì)應(yīng)力的影響要顯著。這表明采用大粒徑瀝青混凝土這種高彈性模量的結(jié)構(gòu)層，對(duì)減小路面彎沉具有顯著的作用。材料泊松比的變化對(duì)水平應(yīng)力的影響較明顯，而對(duì)豎向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的影響不大?！　∈状位趶椝苄岳碚?，分析了大粒徑瀝青混凝土的受力特點(diǎn)，表明LSAM使路面材料的塑性變形大大降低，從而大大提高了路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。路面的塑性應(yīng)變與荷載大小呈線性關(guān)系，荷載越大，塑性應(yīng)變?cè)酱?。　　通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同級(jí)配大粒徑瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)方法和路用性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明對(duì)于面層混合料，體積設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的級(jí)配A除了抗疲勞性能較差外，其余路用性能良好，適用于四季溫差大的地區(qū)作中下面層使用?；鶎踊旌狭现?，級(jí)配E綜合性能最優(yōu)，級(jí)配C、D次之，且隨著最大公稱粒徑的增加，成型時(shí)混合料離析現(xiàn)象較嚴(yán)重?！　♂槍?duì)五種大粒徑瀝青混合料級(jí)配，首次采用GTM設(shè)計(jì)法確定最佳瀝青用量，結(jié)果表明：GTM設(shè)計(jì)法得到的混合料最佳油石比、礦料間隙率、空隙率小于大馬歇爾法得到的混合料，試件標(biāo)準(zhǔn)密度、穩(wěn)定度大于大馬歇爾法。因而GTM設(shè)計(jì)得到的混合料各路用性能優(yōu)于大馬歇爾設(shè)計(jì)法的，尤其高溫穩(wěn)定性能?！　♂槍?duì)大粒徑瀝青混合料級(jí)配易離析的現(xiàn)狀，自行開(kāi)發(fā)了評(píng)價(jià)LSAM離析的試驗(yàn)裝置，首次采用前后料倉(cāng)混合料集料通過(guò)率之差來(lái)評(píng)估離析?！　⊥ㄟ^(guò)室內(nèi)系統(tǒng)的模擬施工實(shí)驗(yàn)，分析了LSAM混合料的施工特性。結(jié)果表明隨著大粒徑瀝青混合料灘鋪厚度增大，混合料表面降低到終壓溫度需要的時(shí)間延長(zhǎng)，儲(chǔ)存熱量多，易施工碾壓，且LSAM混合料的溫度離析要比一般瀝青混凝土要輕?！　?

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