[博士]瀝青路面初期損壞機(jī)理分析與對(duì)策研究

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　　[博士]瀝青路面初期損壞機(jī)理分析與對(duì)策研究　　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：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度：2002　　 近年來(lái)，隨著交通量的急劇增長(zhǎng)、車(chē)輛軸載的增大以及高等級(jí)道路上行車(chē)速度的提高，許多瀝青路面在通車(chē)僅1~2年內(nèi)就出現(xiàn)了嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象，相關(guān)部門(mén)雖采取了多種措施加以防治卻收效甚微，我國(guó)現(xiàn)行的路面技術(shù)遇到了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，本文為此進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究?！　? 通過(guò)野外調(diào)查和試驗(yàn)分析，本文提出了S種新的損壞現(xiàn)象，即新泛油、內(nèi)部松散、泛漿、沉陷和剝落現(xiàn)象。由于這些新?lián)p壞現(xiàn)象的出現(xiàn)的時(shí)間早，產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)理也不同于以往的道路病害，因此本文將它們定義為瀝青路面的初期損壞?！　? 對(duì)路面芯樣的試驗(yàn)分析確定了一些與初期損壞密切相關(guān)的內(nèi)在因素。其中，瀝青面層的空隙率對(duì)初期損壞的影響最為顯著，瀝青面層的耐久性、強(qiáng)度、水穩(wěn)定性都隨著空隙率的增大而下降:7~8%可能是初期損壞的臨界空隙率范圍，當(dāng)面層空隙率大于8%時(shí)，路面易發(fā)生初期損壞，而小于7%時(shí)的路面不易損壞;研究表明，面層級(jí)配并不是影響路面初期損壞的主要原因;粒徑大的混合料容易離析，較小粒徑的混合料表現(xiàn)了更為均勻的施工性能?！　? 進(jìn)一步研究表明，高速行車(chē)引起的動(dòng)水壓力、輪胎與路面接觸壓力的非均布效應(yīng)以及車(chē)輛超載己成為初期損壞重要肇因。作用于路面上的動(dòng)水壓力是十分可觀的，它隨著車(chē)速的增加呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。輪胎與路面實(shí)際荷載的非均勻分布效應(yīng)非常顯著，非均布荷載在面層內(nèi)引起的最大剪應(yīng)力比均布荷載時(shí)增加24%。當(dāng)然，超載的影響也是十分嚴(yán)重的，它不但大大降低了路面的疲勞壽命，甚至變疲勞損壞為一次性破壞，而且使輪胎與路面的接觸壓強(qiáng)大大增加，引起面層內(nèi)的剪應(yīng)力增大，造成面層的剪切破壞。這三方面的綜合作用是造成路面初期損壞乃至早期損壞的主要原因?！　? 大空隙率、動(dòng)水壓力、荷載的非均布、超載以及氣候條件與路面材料的相互作用造成了瀝青與集料粘附性的相對(duì)不足，面層內(nèi)部瀝青膜剝落后向上部遷移，這是新泛油、內(nèi)部松散的產(chǎn)生機(jī)理;更為嚴(yán)重的情況下，外界水直接貫穿瀝青面層對(duì)基層頂面的沖刷將誘發(fā)泛漿和沉陷。　　 為了克服路面的初期損壞，在路面設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境作為與交通同樣的要素進(jìn)行一體化考慮是有益的。因此，本文對(duì)高等級(jí)瀝青路面各結(jié)構(gòu)層的功能提出了原則性要求，即除通常所考慮的彎拉疲勞、車(chē)轍和低溫開(kāi)裂外，還應(yīng)具有抗非均布接觸壓力引起的剪切疲勞能力(面層頂部)以及抗動(dòng)水損壞的能力。本文據(jù)此提出一些初期損壞的防治對(duì)策，包括密級(jí)配抗滑表層以及提高瀝青面層水穩(wěn)定性的措施:工程試驗(yàn)中這些對(duì)策收到了良好的效果。

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