大粒径多空隙沥青碎石混合料抗车辙性能研究

摘要

大粒径多空隙沥青混合料比普通细粒式或中粒式沥青混合料具有更优良的抗裂性能，反射裂缝在大粒径多空隙沥青混合料中的扩展速率明显低于普通沥青混合料。因此，采用大粒径多空隙沥青碎石混合料用于减缓或防止旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝具有良好的效果。但随着空隙率的增加，沥青混合料的强度和模量也随之降低，在高温和车辆重载的作用下，易产生车辙病害，严重降低路面的使用性能，危及行车安全，缩短沥青路面的使用寿命。本文通过通过理论分析和试验研究，揭示大粒径多空隙沥青混合料加铺层在高温和重载作用下车辙形成机理，建立车辙预估模型，为实际工程的应用提供技术参考。
　　 通过马歇尔试验确定大粒径多空隙沥青混合料的最佳沥青含量，分析矿粉含量、橡胶粉含量、空隙率等因素对车辙性能的影响程度。并对比分析了普通基质沥青混合料、掺加橡胶粉的沥青混合料和半柔性沥青混合料三种不同大粒径沥青混合料的抗车辙性能，结果表明半柔性沥青混合料具有最优良的抗车辙性能，掺加橡胶粉的沥青混合料次之，普通基质沥青混合料最差。
　　 考虑沥青混合料的流变特性，依据沥青混合料的粘弹塑性理论和有限元理论（采用大型有限元软件ABAQUS），以广西桂柳高速公路旧水泥混凝土路面沥青加铺层路面结构为典型案例进行车辙形成的有限元数值模拟，分析轴载大小、作用次数、温度等因素对沥青加铺层车辙变形的影响程度。
　　 根据车辙试验的结果以及有限元数值模拟结果，分析车辙变形深度随着温度、轴载大小、作用次数、行车速度、轮胎压强及加铺层厚度的变化规律，并采用2次多项式对车辙变形深度进行拟合，建立了不同条件下大粒径多空隙沥青碎石混合料车辙的预估模型。