多年冻土地区沥青路面材料组成与结构设计研究

论文摘要

多年冻土地区道路修筑一直被视为世界性难题，公路路面特殊的使用和施工条件对路面材料与结构提出了特殊要求。本文从路面材料和结构两方面，对多年冻土地区沥青路面设计技术进行系统深入的研究。 通过模拟试验，研究了低温条件下水泥稳定砂砾的强度、收缩和抗冻等特性，首次提出了养生温度对强度形成影响的临界温度，推荐了收缩最不利状况和抗冻耐久性的适宜评价方法，并提出了混合料配合比设计方法。 对级配碎石强度构成和变形过程分析认为，其塑性变形的本质是颗粒之间的剪切变形。利用自行研发的柔性材料剪切性能测试仪，分析了级配碎石的抗变形能力，综合CBR和剪切试验分析结果，提出了基于CBR和剪切强度双指标控制的关键筛孔及其通过率合理范围及组成设计方法。 通过沥青稳定碎石低温特性试验分析，提出了以温度应力比和弯曲应变能为主要指标的混合料低温抗裂性能综合评价方法，以及基于强度和大型马歇尔指标的沥青稳定碎石配合比设计方法。 通过面层沥青混合料的低温性能试验，分析了不同因素对混合料低温性能的影响，重点研究了热老化对沥青混合料低温抗裂性能的影响，提出了基于低温性能的面层沥青混合料配合比设计方法。 在冻土路基融沉变形分析的基础上，定量分析了路基不均匀融沉变形对沥青路面结构的影响，首次提出了多年冻土地区沥青路面结构融沉附加应力计算方法。根据多年冻土地区沥青路面的特点，提出了基于荷载与融沉综合作用的多年冻土地区沥青路面结构设计方法，并以交通量、最大融沉深度和土基模量为控制指标，给出了多年冻土地区沥青路面推荐结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容与技术路线
• 第二章 低温条件下水泥稳定砂砾特性与组成研究
• 2.1 原材料与混合料级配
• 2.2 模拟实际温度条件的强度特性试验研究
• 2.3 模拟温度条件的收缩特性试验分析
• 2.4 模拟湿度条件的抗冻性试验研究
• 2.5 掺外加剂混合料路用性能试验分析
• 2.6 混合料配合比设计方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 级配碎石抗变形能力与组成设计研究
• 3.1 试验级配组成
• 3.2 级配碎石CBR试验分析
• 3.3 级配碎石剪切性能试验研究
• 3.4 级配组成设计方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 沥青稳定碎石低温特性与组成研究
• 4.1 试验原材料与混合料
• 4.2 沥青稳定碎石强度特性
• 4.3 沥青稳定碎石抗冻性能
• 4.4 沥青稳定碎石低温抗裂性能研究
• 4.5 沥青稳定碎石低温疲劳性能
• 4.6 混合料组成设计方法
• 4.7 本章小结
• 第五章 基于低温性能的面层沥青混合料组成设计研究
• 5.1 试验原材料与混合料
• 5.2 沥青混合料低温抗裂性能研究
• 5.3 老化对沥青混合料低温抗裂性能的影响
• 5.4 混合料配合比设计方法
• 5.5 本章小结
• 第六章 冻土路基融沉下沥青路面附加应力分析
• 6.1 冻土路基融沉变形分析
• 6.2 沥青路面融沉附加应力分析
• 6.3 沥青路面融沉附加应力计算方法
• 6.4 本章小结
• 第七章 多年冻土地区沥青路面结构设计方法
• 7.1 沥青路面结构级配碎石层隔热效果分析
• 7.2 基于荷载与融沉综合作用的沥青路面结构设计
• 7.3 多年冻土地区沥青路面推荐结构
• 7.4 本章小结
• 第八章 主要研究结论与创新点
• 8.1 主要研究结论
• 8.2 主要创新点
• 8.3 进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文