極端氣候下瀝青路面破壞機理與修復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、全球氣候變暖的大背景導(dǎo)致各類極端天氣氣候事件頻發(fā)。極端氣候事件直接導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的損壞和病害的大幅增加，降低路面的使用性能和服務(wù)壽命，經(jīng)濟效益和社會效益損失嚴重。本文分別以南方地區(qū)極端低溫（含凍雨、冰災(zāi)）氣候、北方地區(qū)極端高溫和夏季洪水氣候為研究背景，以高速公路瀝青路面為研究對象，綜合現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬和理論分析方法，系統(tǒng)研究了各極端氣候條件下高等級公路瀝青路面破壞機理與修復(fù)技術(shù)。
　　 論文取得的主要成果如下:

2、　　 (1)針對作用于公路工程的特定環(huán)境，給出了三種極端天氣氣候事件（南方地區(qū)極端低溫（含凍雨、冰災(zāi)）、北方地區(qū)極端高溫和夏季洪水）的定義與作用范圍，獲得了各極端氣候與常態(tài)氣候的差異及其對瀝青路面結(jié)構(gòu)和交通運輸產(chǎn)生的典型破壞類型和表現(xiàn)特征。
　　 (2)通過現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬，闡明了極端低溫氣候作用后南方地區(qū)瀝青路面典型病害和產(chǎn)生原因，獲得了AH-70、SBS和CMA瀝青混合料不同凍融循環(huán)條件下的空隙率、低溫彎曲應(yīng)變

3、、彎曲勁度模量和水穩(wěn)定性，得出了各材料低溫抗裂性能和凍融穩(wěn)定性的衰減規(guī)律，建立了路面結(jié)構(gòu)內(nèi)區(qū)域性積水的凍脹模型，得到了冰凍作用下瀝青路面局部積水結(jié)冰膨脹力學(xué)響應(yīng)特征。
　　 (3)總結(jié)了極端高溫氣候下北方地區(qū)瀝青路面典型破壞特征，獲得了基質(zhì)瀝青、SBS、CMA結(jié)（混）合料極端高溫條件下的車轍因子、蠕變勁度、動穩(wěn)定度和抗剪參數(shù)。在計算各極端高溫下瀝青路面溫度場分布的基礎(chǔ)上，建立了不同路面結(jié)構(gòu)形式、極端溫度條件下結(jié)構(gòu)層內(nèi)永久變形量和

4、剪應(yīng)力間的關(guān)系，得到了重載高溫條件下北方地區(qū)瀝青路面破壞機理。
　　 (4)分析了北方地區(qū)瀝青路面受夏季洪水氣候作用后的典型破損特征和層間連接情況，獲得了各層位材料受水浸泡后的強度和水穩(wěn)定性衰減規(guī)律。建立了移動荷載作用下結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析模型，得出了不同路面結(jié)構(gòu)水-力耦合條件下的孔隙水壓力，獲得了洪災(zāi)后北方地區(qū)瀝青路面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)型車轍的致災(zāi)機理。
　　 (5)基于對瀝青路面現(xiàn)有病害處治方案的評價，分析了極端氣候條件下瀝青路面