瀝青路面水損壞的動水壓力驅動機理研究.pdf

1、目前水損壞被公認為排在第一位的瀝青路面早期損壞模式,但其機理至今還不是很明確。以前人們往往從物理和化學的角度去研究在靜水作用下瀝青膜是如何剝離的,但對反復的行車荷載引起的動孔隙水壓力及沖刷力對水損壞的驅動作用和機理研究得不夠深入,雖然對水損壞的發(fā)展規(guī)律及水的作用前人也進行過一些探討,但經驗性的偏多,缺乏基于理性方法的定量研究。因此,在合理性假設的前提下,尋求理性分析方法,綜合考慮反復行車荷載和水力驅動作用等影響水損壞的主要因素,提出水損

2、壞的力學分析模型,研究水損壞機理,將理論與試驗結果進行對比分析,并基于此提出更有效的瀝青路面水損壞防治措施,具有重要理論意義和重大工程價值。
　　本課題采用先進測試技術和力學分析方法等綜合手段對水損壞中的動水壓力和沖刷力的驅動機理進行研究。研制了適于在路面攤鋪期埋設的耐高溫動水壓力和動應力傳感器,通過在現場對動水壓力和動應力進行實測,研究動水壓力的長消規(guī)律,進一步揭示瀝青路面水損壞的流固耦合動力學機理,為路面設計理論研究提供了第一

3、手資料?；贐iot動力固結理論,設計了兩種反映車輪荷載“移動效應”的數值模擬方法,并利用該方法對多種工況下路面內的動水壓力長消規(guī)律進行數值模擬。模擬中考慮道路表面動水壓力的影響,著重研究車載、車速、摩擦力和路面結構等的影響,從流固耦合動力學角度論證排水基層的水損壞抑制效應。同時還研究了瀝青混合料生產過程中,集料中水分對瀝青路面水損壞的影響。將內水損壞分為瀝青膜剝離和破裂兩個物理過程,利用粘彈性理論和氣體膨脹理論分別建立了它們的理論模型

4、,為內水損壞的研究奠定理論基礎。
　　現場試驗和數值計算結果表明,行車荷載作用下飽水瀝青路面內先后產生正動水壓力和真空負壓的泵吸作用,這一過程中水的反復沖刷會加速瀝青路面破壞。通過兩種路面結構的對比,發(fā)現設置排水基層后動水壓力峰值和滲透力峰值明顯減小,增設排水基層不僅能夠將水快速排出,而且能有效減少動水壓力、抑制水損壞的發(fā)生。計算結果還表明,路面內部有水時,高車速、重軸載均會加速路面水損壞。雖然排水基層的模量較低,但路面彎沉并未因