【博士】瀝青路面典型基層材料和結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)與工程對比研究【2010】

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內(nèi)容簡介

　　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：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　作為國民經(jīng)濟(jì)大動脈，公路的行車舒適性、使用壽命、抗重軸載的破壞能力等使用性能是工程建設(shè)的重心，其中對行車質(zhì)量的保持程度，尤為公路使用者和建設(shè)者的關(guān)注熱點(diǎn)。而這些性能的實(shí)現(xiàn)無疑與基層這一主要的受力層和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層息息相關(guān)。路用性能優(yōu)越的基層，將提高整個公路的使用質(zhì)量和運(yùn)營壽命?！　樯钊肓私馊嵝?、半剛性、剛性三種不同類型的基層對瀝青路面使用性能的影響，提出與氣候和交通等條件相適應(yīng)的基層材料結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)目在山西省大新高速公路鋪筑了實(shí)體工程，該試驗(yàn)路段囊括了國內(nèi)外高等級公路上常見且較合理的基層結(jié)構(gòu)類型，包括4種瀝青路面面層厚度結(jié)構(gòu)組合，4種混合料級配類型，4種改性瀝青，7種基層結(jié)構(gòu)組合和2種復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，總計(jì)22種瀝青路面結(jié)構(gòu)總長7公里，其在國內(nèi)瀝青路面性能研究中屬首次?！　”疚囊劳袑?shí)體工程，針對目前公路瀝青路面常用的柔性基層、剛性基層、半剛性基層等三類基層類型的材料設(shè)計(jì)與路用性能展開室內(nèi)試驗(yàn)研究與實(shí)體工程現(xiàn)場施工與性能檢測驗(yàn)證。采用正交敏感分析方法，結(jié)合BISAR程序計(jì)算結(jié)果，深入分析了基層力學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)；結(jié)合試驗(yàn)路的鋪筑，對三類基層的施工技術(shù)進(jìn)行比較研究，并對試驗(yàn)路的彎沉和裂縫進(jìn)行了長期的跟蹤檢測，對試驗(yàn)路裂縫問題進(jìn)行成因分析并提出有效的處治措施；運(yùn)用壽命周期費(fèi)用分析法分析了基層設(shè)計(jì)對瀝青路面建設(shè)費(fèi)用的影響?！　⊙芯空J(rèn)為：　　(1)柔性基層材料組成設(shè)計(jì)時，采用馬歇爾擊實(shí)成型下的力學(xué)指標(biāo)法能夠取得良好的設(shè)計(jì)效果。采用大馬歇爾擊實(shí)成型條件下，ATB．30級配的力學(xué)指標(biāo)法能夠獲得良好的低溫抗裂性能，并且疲勞性能和高溫抗變形性能也較好；ATB-25級配的力學(xué)指標(biāo)法能夠同時獲得良好的高低溫抗變形和疲勞特性；AC-30 II級配的力學(xué)指標(biāo)法也能夠同時獲得良好的高低溫抗變形和耐疲勞特性；AM-30級配的傳統(tǒng)馬歇爾法能夠獲得良好的低溫抗裂性能。ATB一30表現(xiàn)出較其他幾種類型級配更為優(yōu)越的高　　溫抗變形、低溫抗裂和耐疲勞性能?！　?2)對比貧混凝土、高摻量粉煤狄混凝土基層兩種剛性基層的配合比設(shè)計(jì)、強(qiáng)度、剛度等特性得出：隨著粉煤狄含量的增加，水泥含量的減少，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都逐漸減小，且減小趨勢逐漸變緩。粉煤灰在混凝土中起著微集料效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和滾珠效應(yīng)，粉煤灰、水泥、集料的不同比例及齡期的變化影響著該類材料的力學(xué)特性?！　?3)水泥穩(wěn)定基層材料的抗壓強(qiáng)度>抗折強(qiáng)度，抗壓彈性模量>抗折彈性模量，隨著齡期的增長，水泥穩(wěn)定基層材料的強(qiáng)度和模量均逐漸增大?？箟簭?qiáng)度隨齡期變化規(guī)律的線性回歸結(jié)果：抗壓強(qiáng)度Rc=O．0549 T(齡期)+3．5782，R。=0．999，抗壓強(qiáng)度隨齡期的變化速率前期和后期相差較小?！　?4)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵因素的正交敏感分析表明，各結(jié)構(gòu)因素的敏感性大小排列為：基層厚度>底基層模量>基層模量；路面承載力計(jì)算結(jié)果表明，路面承載能力大小排列為剛性基層>半剛性基層>柔性基層?！　?5)柔性基層的施工中施工厚度、溫度的選擇和防止離析是關(guān)鍵，旌工厚度可以加大到粒徑的5倍以上，壓實(shí)溫度的控制宜采用粘溫曲線確定的溫度進(jìn)行，在溫度降低到80℃以前完成碾壓成型；剛性基層施工時整平難度較大，可通過添加外摻劑來改善施工性能；半剛性基層的施工過程中，應(yīng)注意控制含水量和水泥等膠凝材料的用量，以減少半剛性基層裂縫的產(chǎn)生。　　(6)實(shí)體工程瀝青路面裂縫的分布密度排列為：柔性基層<半剛性基層<剛性基層，裂縫的寬度密度排列為：柔性基層<半剛性基層<剛性基層，最大裂縫寬度排列為：柔性基層<半剛性基層<剛性基層。裂縫處鉆芯取樣結(jié)果表明，裂縫主要為基層反射裂縫，降溫速度快和溫度過低是導(dǎo)致基層開裂產(chǎn)生路面反射裂縫從而使試驗(yàn)路出現(xiàn)裂縫的主要原因?！　?7)不同基層類型瀝青路面的壽命周期費(fèi)用分析經(jīng)濟(jì)評價結(jié)果表明，柔性基層較一般半剛性基層瀝青路面使用壽命長，能在較長時間內(nèi)保持較高的服務(wù)能力，相對減少行程時間費(fèi)、車輛運(yùn)行費(fèi)和事故費(fèi)。　　(8)在選擇基層類型時，要深入分析剛性、柔性、半剛性基層各自的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕煌看笮?、氣候條件、水溫地質(zhì)條件，在保證基層滿足基本路用性能的前提下，著重考慮主要性能要求，同時兼顧次要性能要求，經(jīng)濟(jì)合理地選用可獲得最大路用效益的基層?！　⊙芯砍晒兄谔岣呶覈饭こ碳夹g(shù)水平和公路工程建設(shè)質(zhì)量，可為相關(guān)規(guī)范的修訂提供參考?！　?

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