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，通常采用開級配設(shè)計，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，是進行多孔瀝青路面推廣與養(yǎng)護技術(shù)體系研究的前提與依據(jù)。
　　多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)復雜，是多孔瀝青路面具有排水等性能優(yōu)勢的根本機理。論文通

2、過剖面掃描成像的方法對多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)進行了研究，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)多孔瀝青路面實際的級配以及空隙分

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，通過蠕變試驗獲得模型參數(shù)，對多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)在荷載作用下的衰變規(guī)律進行了模擬研究并與室內(nèi)試驗結(jié)果進行比較，研究表明:離散元方法可以較好的模擬車轍試驗中多孔瀝青混合料車轍板的蠕變規(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)具有較強的溫度敏感性，當溫度高于30℃時，荷載對多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)的影響較大。進一步研究表明

4、，多孔瀝青路面空隙率、有效空隙率、空隙連通支個數(shù)以及剖面空隙分布與應變具有良好的相關(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變增加的主要原因;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)的推擠流動成為應變增加的主要原因?；诼访鎸嶋H使用條件，提出了多孔瀝青路面空隙結(jié)構(gòu)衰變模型，用于預測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，論文通過離散元模擬研究單個空

5、隙被粉塵顆粒堵塞的規(guī)律與形態(tài);通過試驗研究多孔瀝青路面堵塞顆粒敏感粒徑;通過滲透性能衰變試驗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理與規(guī)律。研究表明:臨界堵塞顆粒個數(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。含顆粒流體對于多孔瀝青混合料的堵塞規(guī)律分為三個階段: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，此時的顆粒基本不再堵塞在多孔瀝青混合料空隙內(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，其在使用過程中會不斷衰減，論文研究了多孔瀝

7、青路面的粉塵累積過程與粒徑分布，在開發(fā)的多孔瀝青混合料滲水性能測試儀上進行了粉塵堵塞模擬試驗，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規(guī)律，建立了多孔瀝青路面滲水系數(shù)衰變分布預測模型。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;在實際使用過程中，多孔瀝青路面的滲水系數(shù)衰變分布與過濾系數(shù)，顆粒累積速率，使用時間，以及與路中線距離有關(guān)，其中輪跡帶以及外側(cè)車道滲水系