水-溫耦合作用對瀝青混合料性能影響及防治措施研究.pdf

1、在我國已建成的高速公路中，瀝青路面的早期損壞頻繁發(fā)生。引起這些破壞的主要原因之一是水的作用，特別是在寒冷地區(qū)，由于路面中積聚的水在動(dòng)水沖刷及凍融作用下，加劇了路面的損壞。盡管廣大道路工作者及科研人員對瀝青路面的水損壞問題進(jìn)行了多年的研究，但是寒冷地區(qū)瀝青路面的水損壞及凍融破壞問題至今尚未有效地解決。因此針對瀝青路面的水分、溫度分布特征及水損壞發(fā)生過程及其機(jī)理、水損壞防治措施等問題開展研究具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。
　　綜合考慮

2、水分在道路結(jié)構(gòu)中的傳遞對道路材料熱物理性質(zhì)的影響，以含水量做耦合項(xiàng)，建立了路面結(jié)構(gòu)溫-濕耦合數(shù)值模型。運(yùn)用Fortran語言編制模型子程序，將其嵌入 HVACSIM+仿真環(huán)境，進(jìn)行了道路結(jié)構(gòu)溫-濕耦合模型的仿真分析。在此基礎(chǔ)上采用室內(nèi)實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了道路結(jié)構(gòu)溫-濕耦合模型的合理性與準(zhǔn)確性。利用此模型進(jìn)行了路面結(jié)構(gòu)濕度場分布規(guī)律的研究，闡明了潮濕環(huán)境及降水環(huán)境時(shí)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕度場的分布特點(diǎn)，探討了路面材料空隙率、路面結(jié)構(gòu)溫度梯度等因素對路面

3、結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕度場分布規(guī)律的影響。
　　通過自主開發(fā)的動(dòng)水沖刷試驗(yàn)儀進(jìn)行了瀝青混合料的動(dòng)水沖刷試驗(yàn)研究，確定了動(dòng)水沖刷的試驗(yàn)條件。分析了動(dòng)水沖刷試驗(yàn)溫度、沖刷強(qiáng)度、瀝青品種及空隙率等因素對動(dòng)水沖刷后材料劈裂強(qiáng)度及勁度模量的影響。研究了動(dòng)水沖刷對瀝青混合料疲勞性能的影響。建立了瀝青混合料考慮蠕變連續(xù)損傷的本構(gòu)模型，通過動(dòng)水沖刷作用前后瀝青混合料的高溫蠕變試驗(yàn)，研究了瀝青品種及初始空隙率對動(dòng)水沖刷前后瀝青混合料高溫蠕變特性的影響，得到了材

4、料蠕變損傷的本構(gòu)方程。通過工業(yè) CT掃描技術(shù)分析了瀝青混合料動(dòng)水沖刷的損傷機(jī)理。研究表明，瀝青品種及初始空隙率對動(dòng)水沖刷損傷影響顯著。8％空隙率的瀝青混合料受動(dòng)水沖刷的影響最為顯著，而12%的透水瀝青混合料受動(dòng)水沖刷影響較小。提高瀝青的粘度可以有效的增強(qiáng)瀝青混合的抵抗動(dòng)水沖刷的能力。
　　通過凍融循環(huán)試驗(yàn)研究了瀝青混合料凍融損傷特性。采用數(shù)字散斑相關(guān)方法，研究了凍融對瀝青混合料應(yīng)變特性的影響。分析了凍融循環(huán)對瀝青混合料的模量及強(qiáng)度

5、等力學(xué)指標(biāo)的影響規(guī)律。結(jié)合工業(yè) CT掃描技術(shù)分析了瀝青混合料的凍融損傷機(jī)理，建立了考慮瀝青混合料細(xì)觀損傷參數(shù)的模型，分析了瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)隨凍融循環(huán)的演化規(guī)律。研究了瀝青混合料凍融破壞的主動(dòng)防護(hù)技術(shù)。研究表明，隨著凍融循環(huán)的持續(xù)，瀝青混合料的主要力學(xué)指標(biāo)產(chǎn)生較大的衰減。在凍脹力作用下，瀝青混合料內(nèi)部的空隙率不斷擴(kuò)大，凍融作用加劇了瀝青混合料內(nèi)部初始微裂縫的形成及擴(kuò)展，導(dǎo)致其宏觀力學(xué)性能下降。
　　研究了瀝青路面水損壞的主動(dòng)防

6、護(hù)技術(shù)。開發(fā)了兩類水損壞的主動(dòng)防護(hù)材料，憎水型防護(hù)材料及緩釋鹽粉料。憎水型防護(hù)材料的配方為80%滲透型有機(jī)硅樹脂tari-101、20%成膜物質(zhì)、固化劑 tari-1468為 tari-101摻加質(zhì)量的5%。所研發(fā)的憎水型防護(hù)材料具有較高的滲透性，對路面的抗滑性能影響較小，并且憎水型防護(hù)材料的應(yīng)用可以顯著的提高瀝青路面的防水性能。研究了緩釋鹽粉體的載體材料性能，確定了緩釋鹽粉體的生產(chǎn)工藝，對比分析了不同工藝生產(chǎn)的緩釋鹽的性能，最后通過試