基于孔隙水壓力的瀝青路面水損害研究.pdf

1、瀝青路面水損害嚴(yán)重影響瀝青路面路用性能和使用壽命，產(chǎn)生水損害的根本原因是瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滯留水在車輛荷載的作用下產(chǎn)生孔隙水壓力，孔隙水壓力正負(fù)循環(huán)對(duì)瀝青混合料產(chǎn)生沖刷作用破壞瀝青-集料界面，使瀝青從集料表面剝落，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青混合料松散、強(qiáng)度降低。本文利用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了孔隙水壓力的分布規(guī)律及影響因素，并結(jié)合瀝青-集料界面粘結(jié)特性及瀝青混合料的滲透性能分析瀝青路面產(chǎn)生水損害的原因。
　　首先，成型AC-1

2、3、SMA-13、OGFC-13混合料馬歇爾試件，測(cè)定試件的空隙率和不同滲透壓力下的滲透系數(shù)，分析空隙率和滲透壓力對(duì)滲透系數(shù)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著空隙率的增大，滲透系數(shù)增大;而隨著滲透壓力的增大，滲透系數(shù)降低;滲透系數(shù)與礦料級(jí)配類型有關(guān)。
　　其次，對(duì)混合料試樣進(jìn)行動(dòng)水沖刷試驗(yàn)，研究動(dòng)水沖刷對(duì)瀝青混合料滲透性能和水穩(wěn)定性的影響。測(cè)定動(dòng)水沖刷前后瀝青混合料的滲透系數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果表面:滲透系數(shù)隨著動(dòng)水壓力和作用時(shí)間的增大而增大。動(dòng)水

3、沖刷后的試件進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，結(jié)果表明動(dòng)水沖刷會(huì)降低瀝青混合料的水穩(wěn)定性，試件的馬歇爾殘留穩(wěn)定度MS0和凍融劈裂強(qiáng)度比TSR隨動(dòng)水壓力和作用時(shí)間的增大而減小。
　　再次，基于多孔介質(zhì)流固耦合理論，利用ABAQUS有限元軟件建立瀝青路面三維模型，模擬瀝青路面在車輛荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，研究孔隙水壓力的分布規(guī)律及其影響因素。模擬結(jié)果表明:車輛荷載作用下，瀝青路面孔隙水壓力、豎向位移、最大主應(yīng)力呈現(xiàn)波動(dòng)性;孔隙水壓力隨荷

4、載和車速的增大而增大，隨滲透系數(shù)和彈性模量的增大而減小。
　　之后，通過(guò)室內(nèi)拉拔試驗(yàn)研究瀝青-集料界面粘結(jié)特性的影響因素，以拉拔強(qiáng)度表征瀝青-集料的界面粘結(jié)特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:低溫(0℃)條件下，瀝青-集料界面破壞為粘附性破壞，常溫(20℃)條件下，瀝青-集料界面破壞為粘聚性破壞;存在一個(gè)最佳瀝青膜厚度，使瀝青-集料界面粘結(jié)強(qiáng)度最大;隨著溫度的升高，界面粘結(jié)強(qiáng)度降低;水的作用同樣會(huì)降低界面粘結(jié)強(qiáng)度。
　　最后，結(jié)合孔隙水壓力

5、的模擬計(jì)算結(jié)果和瀝青-集料界面粘結(jié)強(qiáng)度，分析了不同條件下孔隙水壓力對(duì)瀝青混合料的破壞作用。分析結(jié)果表明:低溫條件下，孔隙水壓力小于瀝青-集料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，溫度升高，孔隙水壓力增大而瀝青-集料界面粘結(jié)強(qiáng)度減小，40℃時(shí)，孔隙水壓力明顯大于界面粘結(jié)強(qiáng)度，會(huì)對(duì)界面產(chǎn)生破壞;孔隙水壓力隨車輛荷載增大而增大，荷載增大到0.9MPa時(shí)，孔隙水壓力大于瀝青-集料界面粘結(jié)強(qiáng)度，會(huì)對(duì)界面產(chǎn)生破壞;孔隙水壓力隨車速增大而增大，車速增大到100km/h時(shí)，