摻加抗車轍劑瀝青混合料技術(shù)性能及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著交通量的增長、軸載的加重以及交通的渠化，瀝青路面車轍是高速公路最主要的早期破壞現(xiàn)象。與開裂、水損壞相比，車轍不但會嚴重影響路面的服務(wù)水平，顯著降低路面的使用壽命，而且維修最困難。因此各國都將防止車轍問題作為瀝青路面的病害中最迫切需要解決的問題。在瀝青混合料中摻加抗車轍劑為解決瀝青路面車轍損壞提供了一個全新方案。 本文首先對XLPE改性工藝進行研究，根據(jù)XLPE材料的特點設(shè)計出濕法、干法改性工藝，通過路用性能試驗研究，綜合分析

2、認為XLPE干法工藝改性效果最佳，其混合料在動穩(wěn)定度、低溫破壞應(yīng)變以及凍融殘留強度比等技術(shù)指標上均優(yōu)于其他改性工藝。 為了全面了解抗車轍劑對瀝青混合料的影響，選用海川、路孚8000、XLPE以及PRI等不同種類抗車轍劑、不同級配類型(C型和F型)、不同標號瀝青(A-70和A-110)進行配合比試驗以及路用性能試驗研究，并與SBS改性瀝青進行了對比；采用統(tǒng)計分析手段對抗車轍劑對路用性能的影響，以及對級配和瀝青變化的敏感性分析。

3、 試驗結(jié)果表明，抗車轍劑對提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂以及水穩(wěn)定性能均有顯著效果；選用F型級配的變化對摻加抗車轍劑瀝青混合料低溫抗裂有明顯影響；瀝青標號變化對于添加抗車轍瀝青混合料60℃動穩(wěn)定度有影響，對70℃動穩(wěn)定度無影響，選擇較軟的瀝青對于提高摻加抗車轍劑瀝青混合料的抗裂性能有明顯幫助。 針對常規(guī)低溫抗裂試驗的不足，基于斷裂理論，深入分析了采用單邊刻槽梁試件(SENB)瀝青混合料低溫斷裂試驗中預(yù)制疲勞裂尖、試件最小

4、厚度以及裂尖處塑性區(qū)半徑大小等問題對低溫斷裂試驗結(jié)果的影響，提出瀝青混合料低溫斷裂試驗方法；對抗車轍劑對瀝青混合料斷裂韌性的影響，以及摻加抗車轍劑瀝青混合料斷裂韌性對級配變化和瀝青品種變化敏感性進行了深入分析。 試驗結(jié)果表明加入抗車轍劑以可提高混合料的抗裂性能，且隨著用量的增加而有一定的提高；選用較軟的瀝青可明顯提高摻加抗車轍劑瀝青混合料的低溫抗裂性；唯一與低溫彎曲試驗結(jié)果不同的是，F(xiàn)型級配對提高摻加抗車轍劑瀝青混合料的低溫斷裂

5、性能作用并不明顯。 采用非線性有限元方法，選用四參數(shù)蠕變材料模型，建立簡化的瀝青路面結(jié)構(gòu)模型，計算了基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青、XLPE改性混合料以及PRI改性混合料四種鋪裝方案的永久變形；分析了荷載圓下路面材料剪切流動的規(guī)律。 分析結(jié)果表明，在較高溫度條件下，基質(zhì)瀝青路面會產(chǎn)生嚴重的車轍變形，其他三個方案僅產(chǎn)生少量永久變形，抗車轍效果較好，PRI方案最好，XLPE方案次之，SBS改性稍次之。 運用熱力耦合有限元手

6、段，建立二維瀝青路面結(jié)構(gòu)模型，對基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青、XLPE改性混合料以及PRI改性混合料四種鋪裝方案在變溫過程中的溫度場、應(yīng)力場的變化進行數(shù)值計算，分別以存儲強度和斷裂阻力為指標對瀝青路面的低溫開裂進行判定評價，提出容許裂紋長度作為瀝青路面抗裂能力的判斷指標；并對導(dǎo)致瀝青路面缺陷的原因進行了簡單的分析。 分析結(jié)果表明，傳統(tǒng)的容許應(yīng)力設(shè)計方法沒有考慮到材料本身的缺陷，與實際路面狀況不符，導(dǎo)致與斷裂分析結(jié)果存在較大的區(qū)別；按