【博士】重载长效沥青路面结构材料设计研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2009年　　目前我国高速公路上重载超载现象严重，根据新的形势下路基路面的损坏机理进行以重载和长效为目标的新一代路面材料结构设计，这对我国当前大力发展交通基础设施的战略部署，保证国民经济建设的“血脉”疏通都具有非常积极、重要的意义。　　本文以国家科技部863课题“路基路面破坏机理和新一代重载长效道路结构形式研究”为依托，主要从以下几个方面进行了研究：路面结构研究；路面结构力学分析；混合料材料选择及组成设计；混合料添加剂研究；混合料力学性能研究；混合料路用性能研究。　　研究得到如下主要结论：　　通过对国内外沥青路面结构的调研，在研究重载长效路面的结构组成和使用现状的基础上，结合我国国情提出了重载长效沥青路面结构的设计目标、各层的技术要求，推荐了典型重载长效路面结构形式。采用层状体系理论来分析沥青路面在重载交通作用下，轮胎与路面接触压力对应为规范规定的均匀分布时，四种典型重载长效路面结构沥青层不同深度处的应力及应变变化情况，得出以上四种路面结构实际上与国外长寿命路面是具有同一性的，其路面结构组合也符合长寿命路面的设计控制指标。　　根据重载长效沥青路面的要求，选择采用掺加纤维、采用水泥替代矿粉作为填料及掺加PR系列添加剂3种方式来进行混合料的复合改性。根据路用性能得到的结果，对于中面层沥青混合料采用：SUP．19+泰普克改性沥青+水泥替代矿粉4-0．25％纤维+O．4％PR．S；对于下面层沥青混合料采用：SUP．25+泰普克70#重交沥青+水泥替代矿粉4-0．25％纤维+0．6％PR．M。　　对重载长效沥青混合料的高温破坏、水损坏、低温开裂的机理进行了分析。然后选用了车辙试验、单轴贯入试验和RSCH来进行混合料的高温稳定性评价，并比较了上述3种评价方法的优缺点；选用残留稳定度试验和冻融劈裂试验来进行混合料的水稳定性评价；选用低温弯曲试验来进行混合料的低温抗裂性评价。并根据路用性能试验得到的结果，对重载长效沥青路面的最佳混合料组成进行推荐。根据不同的重载要求，初步推荐了8种最佳混合料组成，以供长效路面结构选用。　　对重载长效沥青混合料的力学性能进行了研究，包括：抗压设计参数和疲劳性能。　　最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。　　

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