沥青混合料的渗水特性及抗冻性能研究

论文摘要

水及其相态变化是影响沥青路面使用性能的一项重要自然因素。水对沥青路面的破坏主要分为两类:水侵入集料-沥青界面引起的沥青膜剥离,温度下降引起水分体积膨胀造成的沥青混合料结构损伤。在滨海或盐渍土地区,盐类物质的腐蚀作用也将给沥青路面带来极大的损害。为减少水分的侵入,并探讨在水分、温度及盐类等多重因素作用下沥青路面性能的衰减规律,本文主要研究以下内容:首先,结合沥青混合料的结构组成特点,在讨论适用的渗水理论基础上,完善试验方法、改进现有仪器设备,通过大量的室内试验研究,定量分析了空隙率、集料最大公称粒径与结构层厚度等因素对不同类型沥青混合料渗水特性的影响规律。进而针对典型的沥青混合料,提出基于满足渗水要求的临界空隙率控制标准。其次依据损伤理论,探讨沥青混合料的冻融破坏机理,参考相关领域技术提出了评价沥青混合料抗冻特性的标准试验方法,该方法能够有效区分材料性能、便于推广应用。进而针对影响沥青混合料冻融损伤的两大因素:环境作用与材料缺陷,开展了大量的试验研究。通过分析盐类环境与饱水条件对沥青混合料水稳定性的影响规律,提出了海水腐蚀对其水稳定性的最不利条件。进而以已有渗水特性研究为基础,在临界空隙率下,以劈裂强度、劈裂强度比为力学性能指标,以空隙率、相对体积为组成结构指标,分析了沥青混合料在淡水与海水环境中的冻融损伤规律;同时通过试验,分析了空隙率过大、水稳定性不足等初始缺陷对沥青混合料的冻融损伤规律。结合上述研究成果,提出了沥青混合料冻融损伤过程包含的三个阶段及各阶段的典型特征,进而提出盐类物质对混合料冻融损伤的作用机理。最后,初步讨论了超声波无损检测技术在沥青混合料冻融试验中的适用性。通过分析超声波测试方法的影响因素,提出了测试结果的修正方法,结果表明超声波传播速度可以很好的反映沥青混合料的劈裂强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 沥青混凝土渗水特性
• 1.2.2 湿度、温度、盐分作用下沥青混凝土的性能研究
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 沥青混合料渗水与冻融破坏理论和试验方法
• 2.1 沥青混合料渗水基本理论与试验方法
• 2.1.1 沥青混合料渗水基本理论
• 2.1.2 渗水测试方法的选择
• 2.1.3 渗水仪器的选用及改进
• 2.2 沥青混合料冻融破坏理论与试验方法
• 2.2.1 沥青混合料冻融破坏理论
• 2.2.2 沥青混合料冻融试验方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 原材料性质及混合料配合比设计
• 3.1 原材料性质
• 3.1.1 集料性质
• 3.1.2 填料性质
• 3.1.3 沥青性质
• 3.1.4 纤维稳定剂
• 3.2 沥青混合料配合比设计
• 3.2.1 级配
• 3.2.2 沥青用量的确定
• 3.3 本章小结
• 第4章 沥青混合料渗水特性研究
• 4.1 集料最大公称粒径对沥青混合料渗水特性的影响
• 4.1.1 最大公称粒径为13.2mm的沥青混合料
• 4.1.2 最大公称粒径为16mm的沥青混合料
• 4.1.3 最大公称粒径为19mm的沥青混合料
• 4.1.4 集料最大公称粒径与沥青混合料渗水特性的关系
• 4.2 基于渗水特性的沥青混合料临界空隙率标准
• 4.2.1 沥青混合料临界渗水指标
• 4.2.2 沥青混合料临界空隙率标准
• 4.3 结构层厚度对沥青混合料渗水特性的影响
• 4.4 沥青混合料组成结构与渗水特性的关系
• 4.5 本章小结
• 第5章 沥青混合料抗冻性能研究
• 5.1 沥青混合料的水稳定性
• 5.1.1 试验方法
• 5.1.2 盐类环境对沥青混合料水稳定性的影响
• 5.1.3 饱水条件及盐类环境对沥青混合料水稳定性的影响
• 5.2 临界空隙率下沥青混合料的抗冻性能
• 5.2.1 冻融对沥青混合料强度的影响
• 5.2.2 冻融对沥青混合料其它性能的影响
• 5.3 有结构缺陷下沥青混合料的抗冻性能
• 5.3.1 冻融对沥青混合料强度的影响
• 5.3.2 冻融对沥青混合料其它性能的影响
• 5.4 沥青混合料冻融损伤过程分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 超声波测试方法在冻融试验中应用初探
• 6.1 超声波测试原理
• 6.2 超声波测试方法的影响因素
• 6.2.1 混合料类型与冻融试验的环境
• 6.2.2 空隙率
• 6.2.3 吸水率
• 6.2.4 温度
• 6.3 超声波测试结果的修正
• 6.3.1 超声波测试结果的修正方法
• 6.3.2 对临界空隙率下混合料试验结果的修正
• 6.3.3 对有结构缺陷下混合料试验结果的修正
• 6.4 超声波测试方法的应用
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢