【博士】重載交通瀝青路面車轍成因及混合料組成設(shè)計(jì)研究【2008】

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　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： 2008年　　隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，重載交通已十分普遍，廣東地處中國(guó)南方，常年氣溫較高，在高溫重載作用下，瀝青路面面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)-車轍就是其最典型也最有危害的破壞形式之一，同時(shí)也是目前瀝青混合料設(shè)計(jì)方法難于控制的問題之一。車轍的出現(xiàn)不僅會(huì)縮短路面使用壽命，影響行駛舒適性，而且危及到行車的安全，從而給社會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。面對(duì)廣東省乃至全國(guó)大規(guī)模的高速公路建設(shè)高潮，以及現(xiàn)實(shí)普遍存在的已建高速公路的車轍損壞問題，對(duì)重載交通下的抗車轍瀝青混合料進(jìn)行深入研究，防止和減少瀝青路面車轍病害的發(fā)生，對(duì)廣東乃至全國(guó)公路建設(shè)有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。　　首先，本研究以廣東省幾條具有典型車轍病害的道路瀝青路面作為依托，通過現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)的檢測(cè)調(diào)查，結(jié)合室內(nèi)多種高溫性能試驗(yàn)的論證分析，從瀝青混合料材料本身抗高溫穩(wěn)定性能的角度探討了重載交通下瀝青路面車轍病害的形成機(jī)理，查明了不同程度車轍病害下的瀝青混合料使用性狀，為瀝青混合料的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制提供了依據(jù)。其次，應(yīng)用GTM法與馬歇爾法兩種方法，對(duì)廣東省幾種常見類型瀝青面層混合料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，展開了瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，以及其它路用性能的對(duì)比試驗(yàn)研究，找出了兩種設(shè)計(jì)方法的異同，并在綜合兩種設(shè)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上完善了抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法。再次，基于貝雷法粗細(xì)集料的劃分思想，應(yīng)用GTM混合料設(shè)計(jì)方法，通過正交試驗(yàn)研究，對(duì)影響瀝青混合料高溫性能的各材料比例因素進(jìn)行了探討，在線性回歸的基礎(chǔ)上，提出了瀝青混合料的級(jí)配檢驗(yàn)和優(yōu)化準(zhǔn)則，及合理體積參數(shù)。最后，通過采用三軸重復(fù)荷載蠕變?cè)囼?yàn)、GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，以及車轍試驗(yàn)對(duì)不同瀝青混合料高溫性能評(píng)價(jià)的對(duì)比分析，提出了瀝青混合料高溫性能各試驗(yàn)方法的合理評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上建立了車轍預(yù)估模型。　　研究結(jié)果表明：車轍病害主要產(chǎn)生在瀝青路面的中、上面層，造成車轍病害的主要原因是由于瀝青混合料施工時(shí)的油石比控制不準(zhǔn)，礦料級(jí)配控制不嚴(yán)或設(shè)計(jì)不合理，以及施工時(shí)層間粘結(jié)不良、壓實(shí)度不足、均勻性較差等導(dǎo)致路面混合料抗剪強(qiáng)度較低、容易被碾壓密實(shí)，使得在車輛荷載的作用下路面混合料產(chǎn)生過大側(cè)向流動(dòng)和壓密變形；若將瀝青混和料的GTM力學(xué)設(shè)計(jì)法和傳統(tǒng)體積設(shè)計(jì)法結(jié)合起來，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出來的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性比相應(yīng)的馬歇爾法基本提高了一倍，而水穩(wěn)定性也因空隙率的減小而有所改善；根據(jù)搗實(shí)狀態(tài)下混合礦料空隙率的變化曲線回歸公式，可找出各相鄰粒徑集料間的界限填充比例，該比例即為相鄰粒徑集料粒子干涉作用的分界點(diǎn)，據(jù)此可作為設(shè)計(jì)級(jí)配骨架密實(shí)情況檢驗(yàn)的一個(gè)依據(jù)；僅從抗車轍的角度來看，重載交通瀝青路面混合料空隙率應(yīng)大于3％，而飽和度應(yīng)小于72％，骨架接觸度則與一般交通相當(dāng)，宜保持在1．07～1．15之間。采用車轍動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)評(píng)價(jià)瀝青混合料高溫性能時(shí)，可能夸大了改性瀝青的作用，其對(duì)不同級(jí)配優(yōu)劣的鑒別能力與實(shí)踐事實(shí)間也存在一定的差異，而蠕變勁度模量指標(biāo)能夠較為客觀地評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，且在此基礎(chǔ)上建立的車轍預(yù)估模型經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)具有較高的可靠性?！　?

專題推薦