基于孔隙水壓力的瀝青路面水損害研究.pdf

1、瀝青路面水損害嚴重影響瀝青路面路用性能和使用壽命，產(chǎn)生水損害的根本原因是瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滯留水在車輛荷載的作用下產(chǎn)生孔隙水壓力，孔隙水壓力正負循環(huán)對瀝青混合料產(chǎn)生沖刷作用破壞瀝青-集料界面，使瀝青從集料表面剝落，進而導致瀝青混合料松散、強度降低。本文利用ABAQUS有限元軟件進行數(shù)值模擬，研究了孔隙水壓力的分布規(guī)律及影響因素，并結(jié)合瀝青-集料界面粘結(jié)特性及瀝青混合料的滲透性能分析瀝青路面產(chǎn)生水損害的原因。
　　首先，成型AC-1

2、3、SMA-13、OGFC-13混合料馬歇爾試件，測定試件的空隙率和不同滲透壓力下的滲透系數(shù)，分析空隙率和滲透壓力對滲透系數(shù)的影響。試驗結(jié)果表明:隨著空隙率的增大，滲透系數(shù)增大;而隨著滲透壓力的增大，滲透系數(shù)降低;滲透系數(shù)與礦料級配類型有關。
　　其次，對混合料試樣進行動水沖刷試驗，研究動水沖刷對瀝青混合料滲透性能和水穩(wěn)定性的影響。測定動水沖刷前后瀝青混合料的滲透系數(shù)，試驗結(jié)果表面:滲透系數(shù)隨著動水壓力和作用時間的增大而增大。動水

3、沖刷后的試件進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，結(jié)果表明動水沖刷會降低瀝青混合料的水穩(wěn)定性，試件的馬歇爾殘留穩(wěn)定度MS0和凍融劈裂強度比TSR隨動水壓力和作用時間的增大而減小。
　　再次，基于多孔介質(zhì)流固耦合理論，利用ABAQUS有限元軟件建立瀝青路面三維模型，模擬瀝青路面在車輛荷載作用下的動態(tài)響應，研究孔隙水壓力的分布規(guī)律及其影響因素。模擬結(jié)果表明:車輛荷載作用下，瀝青路面孔隙水壓力、豎向位移、最大主應力呈現(xiàn)波動性;孔隙水壓力隨荷

4、載和車速的增大而增大，隨滲透系數(shù)和彈性模量的增大而減小。
　　之后，通過室內(nèi)拉拔試驗研究瀝青-集料界面粘結(jié)特性的影響因素，以拉拔強度表征瀝青-集料的界面粘結(jié)特性。試驗結(jié)果表明:低溫(0℃)條件下，瀝青-集料界面破壞為粘附性破壞，常溫(20℃)條件下，瀝青-集料界面破壞為粘聚性破壞;存在一個最佳瀝青膜厚度，使瀝青-集料界面粘結(jié)強度最大;隨著溫度的升高，界面粘結(jié)強度降低;水的作用同樣會降低界面粘結(jié)強度。
　　最后，結(jié)合孔隙水壓力

5、的模擬計算結(jié)果和瀝青-集料界面粘結(jié)強度，分析了不同條件下孔隙水壓力對瀝青混合料的破壞作用。分析結(jié)果表明:低溫條件下，孔隙水壓力小于瀝青-集料的界面粘結(jié)強度，溫度升高，孔隙水壓力增大而瀝青-集料界面粘結(jié)強度減小，40℃時，孔隙水壓力明顯大于界面粘結(jié)強度，會對界面產(chǎn)生破壞;孔隙水壓力隨車輛荷載增大而增大，荷載增大到0.9MPa時，孔隙水壓力大于瀝青-集料界面粘結(jié)強度，會對界面產(chǎn)生破壞;孔隙水壓力隨車速增大而增大，車速增大到100km/h時，