高粘性沥青应力吸收层防治沥青路面反射裂缝的研究

论文摘要

半刚性基层裂缝向上反射并贯穿沥青面层形成反射裂缝,是半刚性基层沥青路面主要的病害形式之一。在开裂基层与沥青面层间加铺薄的应力吸收层是广泛采用的防治反射裂缝措施,其中富沥青的沥青砂混合料应力吸收层是效果较好的一种。本文以高粘性沥青为结合料,主要对以下四方面内容进行了研究:首先,用有限元方法计算分析应力吸收层防治反射裂缝效果。计算结果表明,半刚性基层开裂以后,车辆荷载作用一般不会引发超过沥青面层材料极限强度的应力,所以不会导致裂缝的失稳扩展,反射裂缝主要是疲劳扩展的结果;应力吸收层对分散及削弱集中应力效果明显。其次,探讨了级配对沥青砂应力吸收层混合料性能的影响。应用改进的Superpave设计方法设计了AC、间断、S型以及SMA等六种典型级配,并分别对其进行性能研究,结果表明,AC类级配及间断级配是兼顾疲劳、常温抗拉、低温变形等力学性能并且较经济的级配,在实际应用中应尽可能优先选择。再次,研究了沥青性质对应力吸收层混合料性能的影响,提出了适用于沥青砂应力吸收层混合料的沥青性质参数及指标推荐范围,为沥青选择提供依据。重点强调了原样沥青60℃粘度、软化点及针入度与应力吸收层混合料疲劳性能显著相关,选择沥青必须严格满足这些参数的指标推荐值。最后,进行了应力吸收层混合料技术标准的研究,提出了推荐的体积参数及力学性能标准,为实际应用提供了有意义的参考。此外,研究中还得到了以下有意义的成果:累积耗散能与应力吸收层材料的疲劳性能之间具有很好的线性相关关系,可作为评价混合料疲劳性能的有效指标;在应力吸收层混合料疲劳性能研究中,依托现有试验条件,自行开发设计了简易疲劳夹具设备,为沥青混合料疲劳性能研究的推广研究提供了可能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 研究背景及意义
• 1.1.2 课题的确立
• 1.2 国内外研究现状及发展
• 1.2.1 反射裂缝产生发展的力学分析研究
• 1.2.2 防治反射裂缝措施研究
• 1.2.3 评价防治反射裂缝措施的试验研究
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 沥青路面反射裂缝有限元分析
• 2.1 有限元模型
• 2.1.1 路面典型结构及参数选取
• 2.1.2 假设条件
• 2.1.3 模型建立
• 2.2 车辆荷载作用分析
• 2.2.1 车辆荷载
• 2.2.2 车辆荷载作用
• 2.3 参数变化对应力影响分析
• 2.3.1 沥青面层影响分析
• 2.3.2 应力吸收层影响分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 级配对应力吸收层混合料性能影响分析
• 3.1 设计方法及典型级配
• 3.1.1 设计方法及理论
• 3.1.2 典型级配
• 3.1.3 沥青及矿料
• 3.2 混合料设计
• 3.2.1 成型工艺
• 3.2.2 典型级配混合料设计
• 3.3 级配对混合料性能影响分析
• 3.3.1 疲劳性能一般分析
• 3.3.2 疲劳性能能量分析
• 3.3.3 常温抗拉性能
• 3.3.4 低温变形性能
• 3.4 简易疲劳试验设备开发
• 3.5 本章小结
• 第4章 沥青性质对应力吸收层混合料性能影响分析
• 4.1 沥青常规试验及性能评价参数
• 4.1.1 针入度
• 4.1.2 软化点
• 4.1.3 延度
• 4.1.4 粘度
• 4.1.5 弹性恢复
• 4.1.6 粘韧性
• 4.2 常规沥青试验结果
• 4.3 SHRP沥青试验及性能评价参数
• 4.3.1 旋转薄膜烘箱模拟短期老化试验
• 4.3.2 动态剪切流变仪标准试验
• 4.4 SHRP沥青试验结果
• 4.5 沥青性能对混合料性能影响分析
• 4.5.1 混合料力学性能
• 4.5.2 沥青性能对混合料疲劳性能影响
• 4.5.3 相关性分析及回归方程的显著性检验
• 4.6 沥青评价指标及标准
• 4.7 本章小结
• 第5章 应力吸收层混合料技术标准的研究
• 5.1 体积参数简介
• 5.1.1 密度
• 5.1.2 体积参数
• 5.2 空隙率与混合料性能关系
• 5.2.1 空隙率与疲劳性能关系
• 5.2.2 空隙率与抗拉强度关系
• 5.2.3 空隙率与低温性能关系
• 5.3 不同级配体积参数对混合料性能影响分析
• 5.4 应力吸收层混合料技术标准
• 5.5 本章小结
• 第6章 试验路验证
• 6.1 试验路概况及前期调查
• 6.1.1 试验路概况
• 6.1.2 前期路况调查
• 6.2 试验路设计及性能评价
• 6.2.1 配合比设计
• 6.2.2 性能评价
• 6.3 试验路施工
• 6.3.1 拌和及运输
• 6.3.2 摊铺及碾压
• 6.3.3 现场沥青含量抽检
• 6.3.4 施工图片
• 6.4 试验路总结
• 6.5 试验路段裂缝调查
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢