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沥青路面早期损坏的动水压力机理与评价方法研究
  • 项目名称:沥青路面早期损坏的动水压力机理与评价方法研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:51178085
  • 申请代码:E080703
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人:潘宝峰
  • 依托单位:大连理工大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

进一步完善动水压力发生装置,研制现场动水压力测量设备;研究高速、重载条件下半刚性基层沥青路面的动水压力破坏机理;建立车辆荷载作用下沥青路面结构层内动水压力计算的理论模型。通过动水压力的理论及计算、现场测试以及大量的室内材料试验,用损伤力学理论研究路面沥青混合料在动水压力作用下的力学行为,建立路面材料在循环动水压力作用下的损伤本构模型。研究基于动水压力的路面材料抗水损害的评价方法与指标。最后研究考虑水损害并兼顾其他性能的路面材料与结构设计。本课题的研究成果可为路面结构计算参数的选择提供理论根据,并有希望从结构、材料、工艺入手解决高等级公路路面早期损坏问题,为研究高性能、长寿命沥青路面奠定基础。

结论摘要:

随着高等级公路的建设和发展,半刚性基层沥青路面得到了广泛的应用,在我国高等级公路建设中发挥了重要作用,但同时其耐久性和路面结构的早期破坏问题也日益突出。由于高速、重载及各种自然因素的影响,许多高等级公路通车一两年以后,甚至不到一年,其沥青面层就产生大量松散、唧浆、坑洞、泛油等破坏现象,结构内部剥蚀程度相当严重,甚至半刚性基层首先产生破坏,这一切严重削弱了路面的使用性能,大大缩短了其使用寿命,同时也带来了巨大的经济损失,阻碍了这种路面结构及其应用技术的进一步推广。大量的调查与研究表明,其破坏的主要原因是水,即路面产生了水损害,所谓水损害是指沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度胀缩的反复作用下,一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上,同时由于水动力的作用,沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程(半刚性基层材料也是相似的过程,只不过结合料为水泥或石灰等)。因此研究水损害产生的原因、发展过程及解决途径具有重要意义。 本课题主要研究内容有 1.沥青路面结构层动水压力的理论计算与分析。 2.动水压力作用下,路面材料的损伤本构关系。 3.半刚性基层沥青路面水损害的动水压力评价方法。 4.考虑水损害并兼顾其它特性的新型路面结构与材料。 四年来主要作了如下工作,并取得了相应的结果 1.对原有的动水压力发生器进行了升级改造。虽然还没有达到预计的理想状态,但能够为后期的研究工作提供了试验条件。 2.利用损伤力学,混凝土与岩石损伤理论,对材料在动水压力作用下的劣化行为进行分析,得出了材料的劣化方程,建立了材料的损伤模型。 3.研究了纳米材料在水泥混凝土及沥青混合料中的应用,发明了纳米改性沥青及相应的混合料,成功地将铁尾矿砂应用于路面结构中。 4.动水压力现场测试 现场实际制作了50*50cm路面,在不同位置埋置传感器,测得了标准轴载在不同速度下的水压力。 5.半刚性材料及沥青混合料冲刷试验 在一定条件下,对半刚性材料及沥青混合料,做冲刷试验,分析了影响试验结果的主要因素,并得出了强度随冲刷时间而降低的规律。 6.提出了水损害的动水压力评价方法,及考虑防、排水并兼顾其它特性的路面结构与材料。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 11
  • 3
  • 0
  • 0
  • 0
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