水对沥青混合料永久变形性能的影响研究

摘要

在我国高等级公路出现的诸多种病害中，车辙出现的概率最高，这在高温多雨地区表现得最为明显。车辙在降低路面使用质量的同时，更直接地影响了路面的其他功能。车辙的出现与沥青路面所承受的行车荷载、荷载作用时间、所处的环境温度、地理条件等因素密切相关。目前关于沥青混合料在水影响下的永久变形研究相对较少，从这一问题出发，本研究结合现有的试验条件，基于重复加载永久变形试验对水存在条件下沥青混合料高温稳定性是否发生变化进行分析研究。
　　本文分别从沥青剥离和水的运动路径两个方面，对水影响下沥青混合料永久变形的机理进行了分析，分析了影响沥青混合料永久变形的因素，提出了改善沥青混合料高温稳定性的措施。对AC-20和AC-25两种沥青混合料分别处于不同保水条件（无水、饱水浸泡、冻融循环）下的试件进行重复加载永久变形试验，通过改变试验温度和加载应力大小，得出沥青混合料在不同保水条件下的永久变形规律曲线图;对不同加载压力、不同温度、不同保水条件下的永久变形曲线进行分析，可知沥青混合料的永久变形随着加载压力的增大和温度的升高而增大，水的存在均会降低沥青混合料的高温稳定性，但不同保水条件对沥青混合料永久变形性能的影响有所不同，冻融循环的影响最大，饱水浸泡次之;对比AC-20和AC-25两种沥青混合料的永久变形曲线可知，粗级配沥青混合料的抗永久变形能力更强。基于修正Burgers本构模型推导出水影响下沥青混合料的永久变形粘弹性模型，运用MATLAB编程对不同保水条件下沥青混合料的永久变形试验结果做定量分析评价，结果表明任一保水条件下试验数据的相关系数均达0.99以上，现有的永久变形粘弹性力学模型可以很好地描述不同保水条件下的永久变形规律。通过对现有数据插值拟合得到不同保水条件下的永久变形三维曲面模型。
　　通过对不同保水条件下沥青混合料的永久变形进行机理分析，分析不同保水条件对混合料永久变形影响的差异，建立有水条件下沥青混合料的永久变形预估模型，为处于高温多雨地区沥青路面的寿命预估提供依据，同时对预防和控制沥青路面的病害及提高沥青路面的养护水平具有重要的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 沥青路面永久变形的试验方法

1．2．2 沥青路面永久变形的预估模型

1．2．3 水对沥青路面稳定性的影响

1．3 研究的主要内容和技术路线

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 技术路线

第二章 沥青混合料原材料性能分析及配合比设计

2．1 原材料主要技术性能

2．1．1 沥青

2．1．2 矿料

2．2 沥青混合料配合比设计

2．2．1 沥青混合料集料级配设计

2．2．2 沥青混合料油石比的确定

2．2．3 沥青混合料试件制备

2．3 本章小结

第三章 水对沥青混合料永久变形的影响机理分析

3．1 水作用下沥青混合料永久变形的机理

3．2 永久变形的影响因素分析

3．2．1 沥青品种及用量

3．2．2 集料的性质

3．2．3 混合料的空隙率

3．2．4 路面沥青层厚和结构组合

3．2．5 交通荷载及气候条件

3．2．6 其他因素

3．3 改善沥青混合料高温性能的措施

3．3．1 使用改性沥青，优化沥青用量

3．3．2 合理选择集料

3．3．3 选择合适的矿粉

3．3．4 控制施工压实度

3．3．5 施工工艺

3．4 本章小结

第四章 水影响下沥青混合料的重复加载永久变形试验

4．1 重复加载永久变形试验方案

4．1．1 加载方案

4．1．2 试件尺寸

4．1．3 试件成型

4．1．4 水作用的模拟

4．1．5 试验设备

4．2 重复加载永久变形试验结果

4．2．1 AC-20沥青混合料永久变形试验结果

4．2．2 AC-25沥青混合料永久变形试验结果

4．2．3 不同级配沥青混合料永久变形对比

4．3 本章小结

第五章 水作用下沥青混合料的永久变形模型

5．1 粘弹性力学模型

5．2 试验数据的拟合处理

5．3 模型的建立

5．4 沥青混合料永久变形三维曲面模型

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文的主要研究结论

6．2 本文的创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文