模拟多尘洒水状态的兰州城市道路沥青混合料设计研究

发布时间：2020-04-25 20:31

【摘要】：沥青路面作为我国未来路面发展的主要形式,具有表面平整、耐磨性好、行驶舒适、施工方便、维护简单、适宜于分段维护和施工等优点,现被广泛应用于城市道路建设中。兰州市城市主干道路面也以沥青路面为主,但兰州地区沙尘暴频繁,黄土颗粒易覆盖于沥青路面表层,加上道路频繁洒水,使泥土颗粒融入水形成泥浆,大范围扩散在沥青路面表面层,不仅降低了路面抗滑安全性,而且在车辆轮胎的泵吸作用下,黏附在道路表面的泥浆加速了沥青与矿料的剥离,降低了沥青混合料的稳定性,严重影响沥青路面的使用寿命。针对以上问题,本文以兰州城市道路沥青路面为研究对象,对比分析普通沥青混合料和橡胶改性沥青混合料的水稳定性、抗滑性能和疲劳性能,评价两种混合料在多尘洒水状态下的适应性,为兰州市城市道路沥青路面类型选择及材料组成设计提供参考,主要研究内容如下:(1)确定论文研究采用的原材料类型及材料技术指标,选用40目橡胶粉制备橡胶沥青,确定最佳制备工艺。(2)针对兰州市城市道路常用沥青面层类型,选用AC-13作为本文研究的级配类型,进行普通沥青混合料与橡胶沥青混合料的级配组成设计。(3)模拟多尘洒水状态下路面实际环境,进行水稳定性分析(浸水马歇尔稳定度试验、冻融劈裂试验、动水冲刷试验)、抗滑性分析(洛杉矶磨耗试验)和抗疲劳性分析(四点弯曲疲劳试验),对比评价两种沥青混合料的泥水稳定性、抗滑性和抗疲劳性能。(4)建立两种沥青混合料的路面结构有限元数值模型,分析车辆荷载作用下两种类型路面结构表面层的剪应力与竖向位移,确定结构的荷载适应性。试验结果得出:橡胶沥青混合料的泥水稳定性、抗滑性、疲劳性优于普通沥青混合料,动水冲刷试验前后,普通沥青混合料的稳定度减少18.8%,橡胶沥青混合料的稳定度仅减少7.58%;路面结构有限元数值分析结果表明,橡胶沥青路面表面层的剪应力大于普通沥青路面表面层的剪应力,两种沥青混合料的竖向位移仅相差0.01mm;橡胶沥青混合料对于多尘洒水状态的适应性优于普通沥青混合料。
【图文】：

黄土高原,公路建设

.1 研究背景与意义改革开放四十多年来我国的经济高速发展，公路建设作为我国的基础建设是有史以来路面的高速发展时期。2017 年末，全国公路总里程达到 477.35 里。其中，高速公路 13.65 万公里，里程规模居世界第一。公路基础设施的发展，大幅提高了公路通行能力和运输效率，促进了我国经济社会持续健康。2018 年，我国新增公路通车里程 8.6 万公里，其中高速公路 6000 公里，改建国省干线公路 2 万公里。从 20 世纪至 30 年代至今，，我国公路建设中，0%的路面为沥青混凝土路面，新建公路沥青路面比例在增加。沥青路面作为未来路面发展的主要趋势，它具有表面平整、耐磨性好、行驶舒适、施工方便护简单等，适宜于分段维护，分段修建等诸多优势，现今也被广泛应用于城路的建设中。甘肃省兰州市地处陇西黄土高原的西部，青藏高原东北侧的黄河河谷盆。位于黄河上游，黄河贯穿而过并地处内陆，属于温带大陆性气候，昼夜温较大，图 1.1 为黄土高原周边地形分布图。

七里河区,兰州,现象,沥青混合料

模拟多尘洒水状态的兰州城市道路沥青混合料设计研究K11+490~K12+2003cm 细粒沥青混合料（AC-10）、4cm 中粒沥青混合料（AC-16）、6cm 的粗粒式沥青混合料、18cm 的水泥（3.5%）稳定碎石、16cm 的水泥（5%）稳定碎石3cm 细粒沥青混合料（AC-10）、4cm 中粒沥混合料（AC-16）、6cm 的粗粒式沥青混合料18cm 的水泥（3.5%）稳定碎石、16cm 的水（5%）稳定碎石、15cm 的天然砂砾垫层对兰州六区三县的路面结构进行调查可以看出，大部分为沥青路面，沥青上面层为细粒沥青沥青混合料，级配类型为 AC-13，少部分的沥青路面上面配类型为 AC-10，基层多为水泥稳定碎石，底基层为二灰土，在三县中的路基层下方铺有 15cm 的天然砂砾。“蓝天碧水”工程已经实施了近十年的时间，洒水虽然抑制了尘土，但也引一系列道路病害，如坑槽、散粒等。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

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