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，建立了路面結(jié)構(gòu)溫-濕耦合數(shù)值模型。運用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)實測數(shù)據(jù)驗證了道路結(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)境時路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕度場的分布特點，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)的動水沖刷試驗儀進(jìn)行了瀝青混合料的動水沖刷試驗研究，確定了動水沖刷的試驗條件。分析了動水沖刷試驗溫度、沖刷強(qiáng)度、瀝青品種及空隙率等因素對動水沖刷后材料劈裂強(qiáng)度及勁度模量的影響。研究了動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，通過動水沖刷作用前后瀝青混合料的高溫蠕變試驗，研究了瀝青品種及初始空隙率對動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水沖刷損傷影響顯著。8％空隙率的瀝青混合料受動水沖刷的影響最為顯著，而12%的透水瀝青混合料受動水沖刷影響較小。提高瀝青的粘度可以有效的增強(qiáng)瀝青混合的抵抗動水沖刷的能力。
　　通過凍融循環(huán)試驗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防

6、護(hù)技術(shù)。開發(fā)了兩類水損壞的主動防護(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