【博士】重載交通瀝青路面車轍成因及混合料組成設(shè)計(jì)研究【2008】

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： 2008年　　隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，重載交通已十分普遍，廣東地處中國南方，常年氣溫較高，在高溫重載作用下，瀝青路面面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)-車轍就是其最典型也最有危害的破壞形式之一，同時也是目前瀝青混合料設(shè)計(jì)方法難于控制的問題之一。車轍的出現(xiàn)不僅會縮短路面使用壽命，影響行駛舒適性，而且危及到行車的安全，從而給社會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良社會影響。面對廣東省乃至全國大規(guī)模的高速公路建設(shè)高潮，以及現(xiàn)實(shí)普遍存在的已建高速公路的車轍損壞問題，對重載交通下的抗車轍瀝青混合料進(jìn)行深入研究，防止和減少瀝青路面車轍病害的發(fā)生，對廣東乃至全國公路建設(shè)有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。　　首先，本研究以廣東省幾條具有典型車轍病害的道路瀝青路面作為依托，通過現(xiàn)場詳細(xì)的檢測調(diào)查，結(jié)合室內(nèi)多種高溫性能試驗(yàn)的論證分析，從瀝青混合料材料本身抗高溫穩(wěn)定性能的角度探討了重載交通下瀝青路面車轍病害的形成機(jī)理，查明了不同程度車轍病害下的瀝青混合料使用性狀，為瀝青混合料的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制提供了依據(jù)。其次，應(yīng)用GTM法與馬歇爾法兩種方法，對廣東省幾種常見類型瀝青面層混合料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，展開了瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，以及其它路用性能的對比試驗(yàn)研究，找出了兩種設(shè)計(jì)方法的異同，并在綜合兩種設(shè)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上完善了抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法。再次，基于貝雷法粗細(xì)集料的劃分思想，應(yīng)用GTM混合料設(shè)計(jì)方法，通過正交試驗(yàn)研究，對影響瀝青混合料高溫性能的各材料比例因素進(jìn)行了探討，在線性回歸的基礎(chǔ)上，提出了瀝青混合料的級配檢驗(yàn)和優(yōu)化準(zhǔn)則，及合理體積參數(shù)。最后，通過采用三軸重復(fù)荷載蠕變試驗(yàn)、GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，以及車轍試驗(yàn)對不同瀝青混合料高溫性能評價的對比分析，提出了瀝青混合料高溫性能各試驗(yàn)方法的合理評價指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上建立了車轍預(yù)估模型。　　研究結(jié)果表明：車轍病害主要產(chǎn)生在瀝青路面的中、上面層，造成車轍病害的主要原因是由于瀝青混合料施工時的油石比控制不準(zhǔn)，礦料級配控制不嚴(yán)或設(shè)計(jì)不合理，以及施工時層間粘結(jié)不良、壓實(shí)度不足、均勻性較差等導(dǎo)致路面混合料抗剪強(qiáng)度較低、容易被碾壓密實(shí)，使得在車輛荷載的作用下路面混合料產(chǎn)生過大側(cè)向流動和壓密變形；若將瀝青混和料的GTM力學(xué)設(shè)計(jì)法和傳統(tǒng)體積設(shè)計(jì)法結(jié)合起來，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出來的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性比相應(yīng)的馬歇爾法基本提高了一倍，而水穩(wěn)定性也因空隙率的減小而有所改善；根據(jù)搗實(shí)狀態(tài)下混合礦料空隙率的變化曲線回歸公式，可找出各相鄰粒徑集料間的界限填充比例，該比例即為相鄰粒徑集料粒子干涉作用的分界點(diǎn)，據(jù)此可作為設(shè)計(jì)級配骨架密實(shí)情況檢驗(yàn)的一個依據(jù)；僅從抗車轍的角度來看，重載交通瀝青路面混合料空隙率應(yīng)大于3％，而飽和度應(yīng)小于72％，骨架接觸度則與一般交通相當(dāng)，宜保持在1．07～1．15之間。采用車轍動穩(wěn)定度指標(biāo)評價瀝青混合料高溫性能時，可能夸大了改性瀝青的作用，其對不同級配優(yōu)劣的鑒別能力與實(shí)踐事實(shí)間也存在一定的差異，而蠕變勁度模量指標(biāo)能夠較為客觀地評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，且在此基礎(chǔ)上建立的車轍預(yù)估模型經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)具有較高的可靠性。　　

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