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《长沙理工大学》 2011年
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重交通条件下高模量沥青混凝土路面性能研究

马健  
【摘要】:我国高等级公路上超载超限运输车辆普遍存在,并有日益增长的趋势,交通状况突出表现为“重载”交通特征,就河南省而言,夏季温度高、降雨集中量大、主干道路上重载交通现象严重。因此,重载条件下沥青路面面临的突出问题是如何提高沥青路面的高温稳定性。如何寻求一种有效的且经济的技术途径来解决沥青路面的车辙问题是道路研究者十分关注的问题,提出新型路面结构或材料及其施工技术来解决该问题是一种可行的途径。 用具有较高模量的硬质沥青作结合料的沥青混凝土有较强的承载能力、抗剪性能、抗高温车辙和向下层传递荷载的能力,且硬质沥青与集料有良好的粘结性能,适用于重载交通条件下的高等级公路路面结构,硬沥青与改性沥青相比可以降低工程建设成本和施工难度。 论文通过采取广泛调研、理论分析、室内外试验、试验路修筑等方法来开展工作。 通过对河南省气温状况和重交通条件的调研,得到了考虑到重交通时应沥青PG分级应为PG70-16,对30#等沥青进行了PG性能分级。在贝雷法级配设计理论的基础上,对传统的沥青混合料马歇尔配合比设计方法进行了改进,并利用该方法进行了试验路段沥青面层的配合比设计。 通过大量疲劳试验,揭示了沥青混合料的非线性疲劳损伤演化规律,在常用的疲劳损伤演化方程的基础上提出了一种改进的、能较好地表征沥青混合料疲劳损伤演化规律的疲劳损伤演化方程,首次获得了高模量沥青混合料S-N疲劳方程,提出了一种沥青路面轴载换算新方法,弥补了现行沥青路面设计规范在此方面的不足,提高了轴载换算的精度和准确性。对高模量沥青路面结构进行了力学分析,揭示了高模量沥青混凝土路面结构的力学特性,研究表明用高模量沥青混合料铺筑的沥青路面具有较强的抗车辙性能,同时能改善整个沥青层的受力状态。 对高模量沥青混合料高温、低温、疲劳、抗水损害等路用性能进行了系统的试验研究,为试验路的结构与材料设计提供了重要依据;通过试验路段的修筑,提出了高模量沥青路面施工质量控制的关键技术。 论文着重研究硬沥青路面结构设计及其材料与施工技术,成果不仅可为河南省高速公路沥青路面的建设质量提供可靠且经济的保证、减少沥青路面早期破坏、延长沥青路面使用寿命、保证道路交通的安全畅通、节约全寿命周期成本,而且可以显著提高沥青路面材料应用和结构设计技术水平,促进河南公路交通建设又好又快地发展。本文可为硬质沥青在河南乃至全国的新建或改建沥青路面工程中的应用提供技术依据。 硬沥青的高温性能非常好,但其低温性能却不够理想,特别是其延度指标远不能符合要求,但大气温度对路面的影响程度随着路面深度的增加而逐渐减弱,在沥青路面的中、下面层或者作为柔性基层采用硬质沥青混合料是可行的。
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