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透水沥青混合料组成设计及应用研究

杜文彬  
【摘要】:在我国城镇化建设过程中,由于非透水性铺装材料的大量使用,使得城市的生态系统遭到了严重破坏,许多地区都面临着各种各样的“水”问题。为实现城市的可持续发展,构建环境友好型社会,我国提出了“海绵城市”的建设理论。在“海绵城市”的建设过程中,透水性沥青材料因具有良好的透水性和安全性而得到广泛应用。因此,本文以北京市通州区“海绵城市”建设示范工程为依托,对透水沥青混合料(Permeable Asphalt Concrete,简称PAC)的组成及应用展开了研究。首先,参考国内外现有规范中对PAC原材料技术指标的要求,结合我国气候、环境以及交通特点,提出了适合我国的PAC原材料技术指标和要求,并通过室内试验,对本次工程所用原材料进行检测,试验结果表明所选集料均符合要求。其次,利用正交试验与回归分析建立了公称最大粒径为16mm时PAC空隙率与各主要筛孔通过率之间的数学回归模型,确定了 PAC-16的关键筛孔为2.36mm。采用改进的日本级配设计方法进行PAC-13与PAC-16的配合比设计:首先通过试验确定了目标空隙率为20%时PAC-13与PAC-16关键筛孔的通过率分别为14.3%和12.1%;然后以0.3%的析漏损失和15%的飞散损失作为控制标准确定最佳沥青用量范围,由经验公式算得PAC-13与PAC-16的最佳沥青用量分别为4.67%和4.49%;最后根据确定的级配和最佳沥青用量制备试件,检验PAC路用性能,试验结果表明PAC的各项指标均符合规范要求。最后,利用有限元软件建立了所依托工程中透水沥青路面结构的三维模型,分析了Ⅰ型路面结构组合在动静荷载作用下的力学响应以及各力学指标的变化规律,并验算了路面结构的承载能力,结果表明,各力学指标均满足规范要求。另外,本文也研究了路桥过渡段透水沥青路面结构在移动荷载作用下的力学响应,并分析了在车速、载重和楔形搭板的混凝土等级不同时过渡段路面结构各力学指标的变化规律以及这3种因素对各力学指标的影响程度,结果表明,载重对路桥过渡段路面结构的各力学指标影响最大,车速次之,楔形搭板的混凝土等级影响程度最低。


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