空隙堵塞条件下多孔沥青路面渗水功能衰变特性及其机理研究
发布时间：2021-10-11 06:01
多孔沥青路面具有安全性高、舒适性好和低噪音的特点,是路面实现高品质形式的重要发展途径。但是因车辆行人携带的泥块、砂石以及轮胎碎屑等容易致使路面堵塞,引起渗水性能衰减甚至丧失。为了确保多孔沥青路面渗水功能的持久性,需要深入探究其渗流规律和堵塞规律。而目前对多孔沥青混合料（PAC）渗流和堵塞规律多集中在宏观层面,对堵塞过程的说明具有经验性,并且传统的研究方法难以明确PAC堵塞过程中细观空隙特征的演变规律,从而无法从根本上揭示多孔沥青路面堵塞过程中渗水功能的衰变机理。为此,本文从宏观和细观两方面分析了影响PAC渗流和堵塞特性的关键因素,量化了堵塞过程中PAC内部空隙特征和堵塞颗粒的迁移规律,明确了堵塞过程中细观空隙特征的演变规律。首先,本文设计了6种不同级配的PAC（2种公称最大粒径和3种空隙率）,并对其路用性能进行了验证;其次,以风积沙、粉质土和沙土混合物作为堵塞材料,分别研究了在重复堵塞条件下和循环堵塞-清洗条件下PAC试件渗水系数的衰变规律,并对3种空隙维护方式（高压水洗、真空泵吸、人工扫刷）下PAC的渗水系数恢复效果进行了研究,分析了不同堵塞条件下不同因素对渗水系数的影响规律,构建了...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海绵城市示意图
兰州交通大学硕士学位论文-3-系数变化之间的影响，而单纯地从宏观研究无法反映初始状态下PAC渗水特性与混合料组成之间的关系，无法判断堵塞和清洗后内部空隙结构变化和空隙结构变化对混合料渗水特性的影响，PAC的渗水特性不仅与宏观特性有关，其内部空隙分布的细观特性更是决定堵塞和清洗前后渗水功能衰变的关键[28,29]。可以看出，单独地进行PAC堵塞和清洗前后的宏观研究难以反映PAC内部空隙结构的变化和堵塞颗粒在PAC内部的迁移规律，因此，需要将细观分析和宏观试验相结合，以进一步明确多孔沥青路面的渗流和堵塞机理。此外，近年来计算机断层扫描技术（X-rayCT）与图像处理技术开始应用于混合料空隙特征和内部物质迁移的研究中，这为获取堵塞和清洗前后PAC内部细观空隙特征以及研究堵塞颗粒在PAC内部的迁移规律提供了有力的技术支持[30]。（a）渗水效果（b）排水机理图1.3多孔沥青路面渗水效果和排水机理基于此，本文以PAC为研究对象，从宏观角度研究了不同堵塞条件下PAC渗水系数的变化规律，分析了宏观参数对PAC渗水性能的影响；并从细观角度深入分析了堵塞和清洗前后PAC内部空隙特征和堵塞颗粒的迁移规律，明确了堵塞过程中细观空隙特征的演变规律，分别建立了基于宏观级配参数和细观空隙特征的PAC渗水堵塞模型，对多孔沥青路面的抗堵塞设计和养护等提供了理论支撑。这对于提高多孔沥青路面的服役年限和推广应用具有重要的理论和实际意义。1.2国内外研究现状及存在的问题1.2.1多孔沥青路面的应用态势为了提高路面的抗滑性，20世纪70年代美国联邦公路管理局（FHWA）在沥青预拌碎石撒布施工的基础上开发出开级配抗滑磨耗层（OGFC），并于1990年制定了“OGFC混合料设计方法”[31]。
兰州交通大学硕士学位论文-13-图2.1日本大有株式会社产TPS高粘添加剂（3）粗集料本研究中粗骨料选取优质玄武岩，产于甘肃省永登建新石料厂，按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的试验方法对粗集料的基本性能进行检测，检测结果如表2.3所示。表2.3粗集料主要技术指标试验结果技术指标单位试验值要求值试验方法毛体积相对密度10~15mmg/cm32.774≥2.6T03045~10mm2.758≥2.63~5mm2.728≥2.6表观相对密度10~15mmg/cm32.804≥2.65~10mm2.804≥2.63~5mm2.785≥2.6吸水率10~15mm%0.384≤2.0T03075~10mm0.592≤2.03~5mm0.761≤2.0压碎值%13.8≤26T0316洛杉矶磨耗损失%18.3≤28T0323坚固性%1.4≤8T0314沥青粘附性级55T0654针片状颗粒含量粒径＞9.5mm%5.3≤10T0312粒径＜9.5mm4.7≤12＜0.075mm含量%0.4≤1T0310
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响[J]. 陈向军,赵伞,司朝霞,戚灵灵,康宁宁. 煤炭科学技术. 2020(02)
[2]基于空隙分布特征的排水沥青混合料渗透特性分析[J]. 李自齐,杨小龙,许云龙. 兰州工业学院学报. 2020(01)
[3]排水沥青路面现状与发展[J]. 杨星皓,徐鸥明,向顺琳. 公路. 2020(01)
[4]排水沥青混合料渗透特性研究[J]. 张建. 福建建筑. 2020(01)
[5]Hon7686改性沥青混合料抗水损害性能研究[J]. 魏腾飞,王大明,朱宇杰. 中外公路. 2019(06)
[6]海绵城市透水沥青路面渗透性能衰减规律研究[J]. 宋东方,罗闯旦,刘珊,王珂,郑木莲. 河南科学. 2019(11)
[7]基于离散元法的荷载作用下排水沥青路面细观分析[J]. 孙爽,张铁志,周群华. 公路交通科技. 2019(11)
[8]沥青混合料空隙率与渗透系数相关性试验研究[J]. 杨大田,周乾. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2019(09)
[9]运营期排水性沥青路面渗水性能恢复研究[J]. 张娟,刘丽,姚刚. 公路. 2019(04)
[10]沥青路面抗滑性能研究现状与展望[J]. 黄晓明,郑彬双. 中国公路学报. 2019(04)
博士论文
[1]排水沥青混合料细观结构及排水特性研究[D]. 肖鑫.华南理工大学 2014
[2]排水路面沥青混合料的胶浆特性与矿料组成研究[D]. 邢明亮.长安大学 2010
硕士论文
[1]多空隙沥青混合料海绵特性的研究[D]. 李恒祯.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于空隙分布特征的排水沥青混合料损伤特性研究[D]. 张富强.兰州交通大学 2019
[3]考虑堵塞效应的排水沥青路面渗流行为多尺度研究[D]. 张馨岚.东南大学 2018
[4]透水路面孔隙堵塞机理试验模拟研究[D]. 李莉.山东大学 2018
[5]基于CT数字图像处理技术的沥青混合料冻融循环作用下的细观损伤研究[D]. 马健生.吉林大学 2018
[6]透水沥青混合料渗水性能的试验研究[D]. 徐陆军.青岛理工大学 2018
[7]透水沥青路面堵塞行为研究[D]. 骆辉.南京林业大学 2017
[8]基于X-ray CT沥青混合料细观结构及力学性能研究[D]. 任俊达.哈尔滨工业大学 2014
[9]多空隙沥青混合料堵塞行为特性研究[D]. 周明刚.南京林业大学 2014
[10]透水混凝土堵塞机理试验研究[D]. 张娜.山东大学 2014
本文编号：3429926
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海绵城市示意图
兰州交通大学硕士学位论文-3-系数变化之间的影响，而单纯地从宏观研究无法反映初始状态下PAC渗水特性与混合料组成之间的关系，无法判断堵塞和清洗后内部空隙结构变化和空隙结构变化对混合料渗水特性的影响，PAC的渗水特性不仅与宏观特性有关，其内部空隙分布的细观特性更是决定堵塞和清洗前后渗水功能衰变的关键[28,29]。可以看出，单独地进行PAC堵塞和清洗前后的宏观研究难以反映PAC内部空隙结构的变化和堵塞颗粒在PAC内部的迁移规律，因此，需要将细观分析和宏观试验相结合，以进一步明确多孔沥青路面的渗流和堵塞机理。此外，近年来计算机断层扫描技术（X-rayCT）与图像处理技术开始应用于混合料空隙特征和内部物质迁移的研究中，这为获取堵塞和清洗前后PAC内部细观空隙特征以及研究堵塞颗粒在PAC内部的迁移规律提供了有力的技术支持[30]。（a）渗水效果（b）排水机理图1.3多孔沥青路面渗水效果和排水机理基于此，本文以PAC为研究对象，从宏观角度研究了不同堵塞条件下PAC渗水系数的变化规律，分析了宏观参数对PAC渗水性能的影响；并从细观角度深入分析了堵塞和清洗前后PAC内部空隙特征和堵塞颗粒的迁移规律，明确了堵塞过程中细观空隙特征的演变规律，分别建立了基于宏观级配参数和细观空隙特征的PAC渗水堵塞模型，对多孔沥青路面的抗堵塞设计和养护等提供了理论支撑。这对于提高多孔沥青路面的服役年限和推广应用具有重要的理论和实际意义。1.2国内外研究现状及存在的问题1.2.1多孔沥青路面的应用态势为了提高路面的抗滑性，20世纪70年代美国联邦公路管理局（FHWA）在沥青预拌碎石撒布施工的基础上开发出开级配抗滑磨耗层（OGFC），并于1990年制定了“OGFC混合料设计方法”[31]。
兰州交通大学硕士学位论文-13-图2.1日本大有株式会社产TPS高粘添加剂（3）粗集料本研究中粗骨料选取优质玄武岩，产于甘肃省永登建新石料厂，按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）的试验方法对粗集料的基本性能进行检测，检测结果如表2.3所示。表2.3粗集料主要技术指标试验结果技术指标单位试验值要求值试验方法毛体积相对密度10~15mmg/cm32.774≥2.6T03045~10mm2.758≥2.63~5mm2.728≥2.6表观相对密度10~15mmg/cm32.804≥2.65~10mm2.804≥2.63~5mm2.785≥2.6吸水率10~15mm%0.384≤2.0T03075~10mm0.592≤2.03~5mm0.761≤2.0压碎值%13.8≤26T0316洛杉矶磨耗损失%18.3≤28T0323坚固性%1.4≤8T0314沥青粘附性级55T0654针片状颗粒含量粒径＞9.5mm%5.3≤10T0312粒径＜9.5mm4.7≤12＜0.075mm含量%0.4≤1T0310
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响[J]. 陈向军,赵伞,司朝霞,戚灵灵,康宁宁. 煤炭科学技术. 2020(02)
[2]基于空隙分布特征的排水沥青混合料渗透特性分析[J]. 李自齐,杨小龙,许云龙. 兰州工业学院学报. 2020(01)
[3]排水沥青路面现状与发展[J]. 杨星皓,徐鸥明,向顺琳. 公路. 2020(01)
[4]排水沥青混合料渗透特性研究[J]. 张建. 福建建筑. 2020(01)
[5]Hon7686改性沥青混合料抗水损害性能研究[J]. 魏腾飞,王大明,朱宇杰. 中外公路. 2019(06)
[6]海绵城市透水沥青路面渗透性能衰减规律研究[J]. 宋东方,罗闯旦,刘珊,王珂,郑木莲. 河南科学. 2019(11)
[7]基于离散元法的荷载作用下排水沥青路面细观分析[J]. 孙爽,张铁志,周群华. 公路交通科技. 2019(11)
[8]沥青混合料空隙率与渗透系数相关性试验研究[J]. 杨大田,周乾. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2019(09)
[9]运营期排水性沥青路面渗水性能恢复研究[J]. 张娟,刘丽,姚刚. 公路. 2019(04)
[10]沥青路面抗滑性能研究现状与展望[J]. 黄晓明,郑彬双. 中国公路学报. 2019(04)
博士论文
[1]排水沥青混合料细观结构及排水特性研究[D]. 肖鑫.华南理工大学 2014
[2]排水路面沥青混合料的胶浆特性与矿料组成研究[D]. 邢明亮.长安大学 2010
硕士论文
[1]多空隙沥青混合料海绵特性的研究[D]. 李恒祯.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于空隙分布特征的排水沥青混合料损伤特性研究[D]. 张富强.兰州交通大学 2019
[3]考虑堵塞效应的排水沥青路面渗流行为多尺度研究[D]. 张馨岚.东南大学 2018
[4]透水路面孔隙堵塞机理试验模拟研究[D]. 李莉.山东大学 2018
[5]基于CT数字图像处理技术的沥青混合料冻融循环作用下的细观损伤研究[D]. 马健生.吉林大学 2018
[6]透水沥青混合料渗水性能的试验研究[D]. 徐陆军.青岛理工大学 2018
[7]透水沥青路面堵塞行为研究[D]. 骆辉.南京林业大学 2017
[8]基于X-ray CT沥青混合料细观结构及力学性能研究[D]. 任俊达.哈尔滨工业大学 2014
[9]多空隙沥青混合料堵塞行为特性研究[D]. 周明刚.南京林业大学 2014
[10]透水混凝土堵塞机理试验研究[D]. 张娜.山东大学 2014
本文编号：3429926
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