瀝青路面水損壞的動水壓力驅(qū)動機(jī)理研究.pdf

1、目前水損壞被公認(rèn)為排在第一位的瀝青路面早期損壞模式,但其機(jī)理至今還不是很明確。以前人們往往從物理和化學(xué)的角度去研究在靜水作用下瀝青膜是如何剝離的,但對反復(fù)的行車荷載引起的動孔隙水壓力及沖刷力對水損壞的驅(qū)動作用和機(jī)理研究得不夠深入,雖然對水損壞的發(fā)展規(guī)律及水的作用前人也進(jìn)行過一些探討,但經(jīng)驗(yàn)性的偏多,缺乏基于理性方法的定量研究。因此,在合理性假設(shè)的前提下,尋求理性分析方法,綜合考慮反復(fù)行車荷載和水力驅(qū)動作用等影響水損壞的主要因素,提出水損

2、壞的力學(xué)分析模型,研究水損壞機(jī)理,將理論與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,并基于此提出更有效的瀝青路面水損壞防治措施,具有重要理論意義和重大工程價值。
　　本課題采用先進(jìn)測試技術(shù)和力學(xué)分析方法等綜合手段對水損壞中的動水壓力和沖刷力的驅(qū)動機(jī)理進(jìn)行研究。研制了適于在路面攤鋪期埋設(shè)的耐高溫動水壓力和動應(yīng)力傳感器,通過在現(xiàn)場對動水壓力和動應(yīng)力進(jìn)行實(shí)測,研究動水壓力的長消規(guī)律,進(jìn)一步揭示瀝青路面水損壞的流固耦合動力學(xué)機(jī)理,為路面設(shè)計(jì)理論研究提供了第一

3、手資料?；贐iot動力固結(jié)理論,設(shè)計(jì)了兩種反映車輪荷載“移動效應(yīng)”的數(shù)值模擬方法,并利用該方法對多種工況下路面內(nèi)的動水壓力長消規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬中考慮道路表面動水壓力的影響,著重研究車載、車速、摩擦力和路面結(jié)構(gòu)等的影響,從流固耦合動力學(xué)角度論證排水基層的水損壞抑制效應(yīng)。同時還研究了瀝青混合料生產(chǎn)過程中,集料中水分對瀝青路面水損壞的影響。將內(nèi)水損壞分為瀝青膜剝離和破裂兩個物理過程,利用粘彈性理論和氣體膨脹理論分別建立了它們的理論模型

4、,為內(nèi)水損壞的研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,行車荷載作用下飽水瀝青路面內(nèi)先后產(chǎn)生正動水壓力和真空負(fù)壓的泵吸作用,這一過程中水的反復(fù)沖刷會加速瀝青路面破壞。通過兩種路面結(jié)構(gòu)的對比,發(fā)現(xiàn)設(shè)置排水基層后動水壓力峰值和滲透力峰值明顯減小,增設(shè)排水基層不僅能夠?qū)⑺焖倥懦?而且能有效減少動水壓力、抑制水損壞的發(fā)生。計(jì)算結(jié)果還表明,路面內(nèi)部有水時,高車速、重軸載均會加速路面水損壞。雖然排水基層的模量較低,但路面彎沉并未因