动水压力作用下沥青路面水损坏研究

发布时间：2017-07-29 17:37

  本文关键词：动水压力作用下沥青路面水损坏研究

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【摘要】：动态水作用是沥青路面产生水损坏的重要原因,动态水作用分为路表存在漫流水膜时,动载作用下水膜对沥青上面层的动水冲刷作用以及路面结构空隙中的自由水受迫产生的空隙水压力对沥青混合料的冲刷、挤压和泵吸作用。路表的动水冲刷导致路面受荷处的沥青膜剥离、矿料颗粒剥落,是导致渠化交通下产生辙槽的重要原因。在内部孔隙水压力的冲刷、泵吸、挤压作用下,自由水不断地进入路面结构的内部,并增大路面结构的空隙率,降低结构强度,破坏结构的整体性。目前对孔隙水压力作用下沥青路面水损坏的研究主要集中于数值模拟,缺乏实测数据。另外,由于受测量方法不合理或是传感器响应频率低等诸多方面因素的影响,现有的少量测量实验,结果并不理想。对于实际沥青路面内部孔隙水压力的传播规律,目前尚没有系统性的研究,尤其是孔隙水压力呈现出周期性衰减的规律,国内现有的研究并没有给出系统性的合理解释。对于路表动水冲刷下沥青路面的水损坏,没有系统的实验方法和评价指标。相关的研究多集中于通过开发相应的能够产生动水作用的实验设备,并通过设备研究动水冲刷下沥青混合料各方面指标的变化情况。这些设备存在共同的缺点,就是不能更有效的模拟汽车高速行驶下沥青路面受到的动水冲刷作用。基于此,文章建立了简化模型,计算了特定条件下饱水沥青路面内部空隙中产生的孔隙水压力并分析孔隙水压力的传播规律、影响因素。设计了孔隙水压力的测量方法,并开发了测量模型。该方法对路面结构扰动小、传感器存活率高,测量结果精确。通过该方法测量了不同车速下沥青路面结构的孔隙水压力并通过水击波的相关原理对空隙水压力的周期性进行了分析。开发了室内沥青面层材料动水冲刷实验设备,该设备集成了控温系统、动水发生系统、车速模拟系统等。提出了动水冲刷作用下,沥青混合料水损坏的评价指标—坑槽深度,分析了动水冲刷作用下沥青混合料的水损坏情况。通过新评价指标分析了硅烷偶联剂对沥青混合料水稳定性改善作用。
【关键词】：沥青路面 孔隙水压力 测量方法 动水冲刷 研究方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.217;U418.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-16
• 1.3 研究内容16-18
• 第2章 空隙水压力的作用机理分析18-28
• 2.1 流体力学的基本理论18-20
• 2.1.1 描述流体运动的两种方法18-19
• 2.1.2 流体力学的基本方程19-20
• 2.2 移动荷载下自由水的作用分析20-23
• 2.2.1 移动荷载的处理20-21
• 2.2.2 动态自由水的作用形式21-23
• 2.3 连通孔隙中动水压力的理论分析23-27
• 2.3.1 简化模型的建立23-24
• 2.3.2 孔隙水压力的简化推导24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 孔隙水压力的实地测量及变化规律分析28-48
• 3.1 传感器的选择28-32
• 3.1.1 压阻传感器的传感原理28-29
• 3.1.2 压阻传感器的特点及应用29-30
• 3.1.3 对传感器的参数要求30-32
• 3.2 常用测量方法介绍32-33
• 3.3 孔隙水压力测量方法设计33-35
• 3.3.1 材料准备34
• 3.3.2 模型组装34-35
• 3.4 孔隙水压力的实地测量35-36
• 3.4.1 测量模型的现场埋设35-36
• 3.4.2 数据采集36
• 3.5 数据分析36-47
• 3.5.1 孔隙水压力变化规律的整体分析36-38
• 3.5.2 车速与最大孔隙水压力之间的关系38-40
• 3.5.3 各车速下孔隙水压力的变化规律40-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 动水冲刷作用下沥青混合料损伤评价方法研究48-74
• 4.1 面层材料动水冲刷试验实验仪的开发48-51
• 4.1.1 开发背景及开发思路48-49
• 4.1.2 面层材料动水冲刷试验仪的主要模块介绍49-50
• 4.1.3 动水冲刷实验机的工作原理50-51
• 4.2 动水冲刷马歇尔试件实验方案设计51-54
• 4.2.1 总体方案51-52
• 4.2.2 变量值的选取52-54
• 4.3 沥青混合料配合比设计54-59
• 4.3.1 原材料的性能指标54-55
• 4.3.2 矿料级配类型的选取55-56
• 4.3.3 最佳沥青含量的确定56-59
• 4.4 实验数据的采集59-61
• 4.5 实验结果分析61-70
• 4.5.1 坑槽深度的实验结果分析62-66
• 4.5.2 动水冲刷下劈裂强度实验结果分析66-68
• 4.5.3 动水冲刷后马歇尔试件质量损失分析68-69
• 4.5.4 浸泡作用对坑槽深度的影响69-70
• 4.6 硅烷偶联剂对马歇尔试件抗动水冲刷性能的影响70-72
• 4.7 本章小结72-74
• 第5章 结论与展望74-76
• 5.1 主要研究结论74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：590346