多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)與排水性能衰變研究.pdf

1、多孔瀝青路面是一種鋪設(shè)在路面結(jié)構(gòu)上面層的功能型路面，通常采用開(kāi)級(jí)配設(shè)計(jì)，空隙率一般為18％～25％，具有排水，降噪以及防滑等優(yōu)良特殊性能。但在使用過(guò)程中，多孔瀝青路面的空隙結(jié)構(gòu)容易在荷載以及粉塵堵塞等作用下發(fā)生衰變，部分或最終完全喪失其排水性能。因此，研究多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)與排水性能的衰變規(guī)律，是進(jìn)行多孔瀝青路面推廣與養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系研究的前提與依據(jù)。
　　多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是多孔瀝青路面具有排水等性能優(yōu)勢(shì)的根本機(jī)理。論文通

2、過(guò)剖面掃描成像的方法對(duì)多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，揭示了多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)的分布規(guī)律與分形特征，研究表明:多孔瀝青混合料空隙分布與分形特征存在較高的離散性，但剖面的累積空隙數(shù)量與等效孔徑之間呈現(xiàn)較好的對(duì)數(shù)關(guān)系，而累積空隙面積與等效孔徑之間呈現(xiàn)較好的高斯函數(shù)關(guān)系?？障镀矫娴姆中尉S數(shù)離散程度大于輪廓的分形維數(shù)，并具有一定的線性相關(guān)性。
　　荷載作用是多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)衰變的重要原因之一。論文根據(jù)多孔瀝青路面實(shí)際的級(jí)配以及空隙分

3、布在離散元軟件PFC3D中建立三維模型，并提出了離散元模型空隙結(jié)構(gòu)的提取分析方法，通過(guò)蠕變?cè)囼?yàn)獲得模型參數(shù)，對(duì)多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)在荷載作用下的衰變規(guī)律進(jìn)行了模擬研究并與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，研究表明:離散元方法可以較好的模擬車(chē)轍試驗(yàn)中多孔瀝青混合料車(chē)轍板的蠕變規(guī)律，以及空隙率、有效空隙率、孔徑分布等空隙結(jié)構(gòu)特征的變化規(guī)律。多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的溫度敏感性，當(dāng)溫度高于30℃時(shí)，荷載對(duì)多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)的影響較大。進(jìn)一步研究表明

4、，多孔瀝青路面空隙率、有效空隙率、空隙連通支個(gè)數(shù)以及剖面空隙分布與應(yīng)變具有良好的相關(guān)性。荷載作用初期，空隙結(jié)構(gòu)的衰變是多孔瀝青路面應(yīng)變?cè)黾拥闹饕?而荷載作用后期，空隙結(jié)構(gòu)已基本不可壓縮，混合料向兩側(cè)的推擠流動(dòng)成為應(yīng)變?cè)黾拥闹饕颉；诼访鎸?shí)際使用條件，提出了多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)衰變模型，用于預(yù)測(cè)多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)在荷載作用下的衰變規(guī)律。
　　顆粒堵塞同樣是多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)衰變的重要原因之一，論文通過(guò)離散元模擬研究單個(gè)空

5、隙被粉塵顆粒堵塞的規(guī)律與形態(tài);通過(guò)試驗(yàn)研究多孔瀝青路面堵塞顆粒敏感粒徑;通過(guò)滲透性能衰變?cè)囼?yàn)研究不同粒徑顆粒在不同空隙率的多孔瀝青路面中的堵塞機(jī)理與規(guī)律。研究表明:臨界堵塞顆粒個(gè)數(shù)與平均孔徑粒徑比呈指數(shù)關(guān)系，顆粒在孔喉處的堵塞過(guò)程主要由粒徑大于或接近孔喉直徑的顆粒參與。粒徑0.6～2.36mm的顆粒最容易阻塞在多孔瀝青混合料內(nèi)部。含顆粒流體對(duì)于多孔瀝青混合料的堵塞規(guī)律分為三個(gè)階段:初期較快，中期逐漸放緩，后期穩(wěn)定。第一階段:滲透系數(shù)殘留

6、率與堵塞顆粒質(zhì)量線性相關(guān)，顆粒在混合料內(nèi)部孔喉處的堵塞占主導(dǎo)地位。第二階段空隙結(jié)構(gòu)表面顆粒吸附與沉降以及顆粒的大量堆積所占的比例逐漸提高。第三階段多孔瀝青混合料滲透系數(shù)逐漸穩(wěn)定，表明多孔瀝青混合料內(nèi)部存在孔徑較大的連通路徑，在較多空隙結(jié)構(gòu)堵塞后，含顆粒流體從這些路徑流出混合料，此時(shí)的顆?；静辉俣氯诙嗫诪r青混合料空隙內(nèi)。
　　排水性能是多孔瀝青路面的重要特殊性能，由于荷載以及堵塞的作用，其在使用過(guò)程中會(huì)不斷衰減，論文研究了多孔瀝

7、青路面的粉塵累積過(guò)程與粒徑分布，在開(kāi)發(fā)的多孔瀝青混合料滲水性能測(cè)試儀上進(jìn)行了粉塵堵塞模擬試驗(yàn)，獲得了不同空隙率多孔瀝青路面滲水系數(shù)衰變規(guī)律;根據(jù)路面粉塵分布與流動(dòng)規(guī)律，建立了多孔瀝青路面滲水系數(shù)衰變分布預(yù)測(cè)模型。研究表明:滲水系數(shù)殘留率與堵塞顆粒的質(zhì)量基本成線性關(guān)系，滲水系數(shù)衰變速率與初始滲水系數(shù)成正比;在實(shí)際使用過(guò)程中，多孔瀝青路面的滲水系數(shù)衰變分布與過(guò)濾系數(shù)，顆粒累積速率，使用時(shí)間，以及與路中線距離有關(guān)，其中輪跡帶以及外側(cè)車(chē)道滲水系