沥青路面车辙病害形成机理及防控因素分析

发布时间：2020-06-14 00:15

【摘要】：在道路沥青路面工程应用的持续发展中,路面的路用性能中高温稳定性不足就会出现车辙问题,车辙问题作为沥青路面主要病害之一始终是道路工作者研究的重点难点。高温下沥青砂浆状态改变,由粘弹性向粘塑性转变,导致沥青混合料抗剪切能力下降,沥青砂浆向轮迹带边缘流动形成车辙。本文对高温下沥青混合料的车辙进行机理研究,并提出防控因素以便为实际工程中优化车辙问题提供一定的参考和建议。首先,对沥青车辙的传统分类进行分析,并从结构角度研究对沥青混合料车辙总变形量进行分解。提出从结构角度出发沥青混合料车辙总变形量可以分为三部分:第一部分是粘塑性变形,主要由沥青砂浆流动变形导致;第二部分是压实度变形,主要由道路铺筑完成开放交通后的二次压密变形导致;第三部分是较大颗粒的集料滑移变形,主要由高温下沥青混合料集料滑移,集料形成的原受力结构失稳变形导致。其次,对现有沥青混合料车辙试验仪器、试验方法、试验指标进行分析,针对现有试验的不足之处,提出自主研发的新型室内缩尺车辙模拟试验仪。该仪器包括控温系统、混合料成型系统、动载系统、测量系统、环境模拟系统等。该仪器将量混合料成型和车辙试验相结合,模拟多种自然、荷载环境交互作用下的沥青路面车辙深度测量。对比新旧车辙试验,实验结果表明产生相同车辙变形量时,新型车辙仪需要的加载次数远大于传统车辙仪,其车辙变形增长速度始终低于传统车辙仪,更符合实际路面车辙结果,是一种新型多功能路面车辙仪。然后,对沥青路面车辙量的三个组成部分进行计算、测量和模拟研究:利用粘弹塑性理论对沥青砂浆粘弹塑性变形进行计算,利用新型车辙仪对压实度变形进行测量,利用离散元PFC2D软件建立车辙模型对较大颗粒的集料滑移变形进行模拟研究,证明了从结构角度分解沥青路面车辙量的正确性。研究发现,较大颗粒的集料滑移变形是沥青路面产生车辙的主要原因,占车辙总变形量的85.21%,其中13.2-9.5mm和9.5-4.75mm两档粒径的集料对车辙的产生贡献最大,沥青路面产生车辙的次要原因是二次压密变形,占车辙总变形量的13.6%,而沥青砂浆粘塑性变形仅占车辙总变形量的1.19%,在预估沥青路面车辙变形量时可以忽略不计。最后,对沥青路面车辙的防控因素进行分析,基于前文研究利用贝雷设计法对沥青混合料级配进行检验,模拟试验结果发现在调整沥青混合料某一档集料用量时,随着用量的变化,沥青混合料整体高温抗剪能力先提升后下降。AC-16沥青混合料高温抗车辙性能最优的CA比范围为0.6-0.7,可以减少3%-12%的车辙总变形量,控制CA值尽量靠近0.7可以让沥青混合料的高温性能更加突出。对于沥青路面抗车辙能力,除良好的级配外,沥青、石料、矿粉、抗车辙剂等原材料的特性、严谨规范的施工过程也尤为重要。 【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.68

【图文】：

示意图,车辙,病害,路面

第 1 章绪论1.1 研究的目的和意义公路作为现代社会主要的交通运输方式之一，，是一个国家基础设施和综合国力的根本体现。在道路实际工程应用中，95%以上的路面面层都由沥青混合料铺筑而成69，相比于其他材料，沥青混合料展现出了其诸多优点：表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、耐久性高、不扬尘、施工期短、养护维修简便、可再生利用等等，与此同时，沥青混合料是一种以集料为基体，沥青砂浆为填充物并存在一定孔隙结构的粘弹性混合物，这样的特殊性质使得在各种荷载和周围自然环境的耦合作用下其路用性能损失也较为明显。无论身处何种地域，我们都不难发现车辙病害是路面破坏的主要形式，不同实际的车辙病害路面如下图所示。

路线图,路线,主要技术

主要技术路线

【相似文献】