摻加抗車轍劑瀝青混合料技術(shù)性能及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著交通量的增長(zhǎng)、軸載的加重以及交通的渠化，瀝青路面車轍是高速公路最主要的早期破壞現(xiàn)象。與開(kāi)裂、水損壞相比，車轍不但會(huì)嚴(yán)重影響路面的服務(wù)水平，顯著降低路面的使用壽命，而且維修最困難。因此各國(guó)都將防止車轍問(wèn)題作為瀝青路面的病害中最迫切需要解決的問(wèn)題。在瀝青混合料中摻加抗車轍劑為解決瀝青路面車轍損壞提供了一個(gè)全新方案。 本文首先對(duì)XLPE改性工藝進(jìn)行研究，根據(jù)XLPE材料的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出濕法、干法改性工藝，通過(guò)路用性能試驗(yàn)研究，綜合分析

2、認(rèn)為XLPE干法工藝改性效果最佳，其混合料在動(dòng)穩(wěn)定度、低溫破壞應(yīng)變以及凍融殘留強(qiáng)度比等技術(shù)指標(biāo)上均優(yōu)于其他改性工藝。 為了全面了解抗車轍劑對(duì)瀝青混合料的影響，選用海川、路孚8000、XLPE以及PRI等不同種類抗車轍劑、不同級(jí)配類型(C型和F型)、不同標(biāo)號(hào)瀝青(A-70和A-110)進(jìn)行配合比試驗(yàn)以及路用性能試驗(yàn)研究，并與SBS改性瀝青進(jìn)行了對(duì)比；采用統(tǒng)計(jì)分析手段對(duì)抗車轍劑對(duì)路用性能的影響，以及對(duì)級(jí)配和瀝青變化的敏感性分析。

3、 試驗(yàn)結(jié)果表明，抗車轍劑對(duì)提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂以及水穩(wěn)定性能均有顯著效果；選用F型級(jí)配的變化對(duì)摻加抗車轍劑瀝青混合料低溫抗裂有明顯影響；瀝青標(biāo)號(hào)變化對(duì)于添加抗車轍瀝青混合料60℃動(dòng)穩(wěn)定度有影響，對(duì)70℃動(dòng)穩(wěn)定度無(wú)影響，選擇較軟的瀝青對(duì)于提高摻加抗車轍劑瀝青混合料的抗裂性能有明顯幫助。 針對(duì)常規(guī)低溫抗裂試驗(yàn)的不足，基于斷裂理論，深入分析了采用單邊刻槽梁試件(SENB)瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)中預(yù)制疲勞裂尖、試件最小

4、厚度以及裂尖處塑性區(qū)半徑大小等問(wèn)題對(duì)低溫?cái)嗔言囼?yàn)結(jié)果的影響，提出瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)方法；對(duì)抗車轍劑對(duì)瀝青混合料斷裂韌性的影響，以及摻加抗車轍劑瀝青混合料斷裂韌性對(duì)級(jí)配變化和瀝青品種變化敏感性進(jìn)行了深入分析。 試驗(yàn)結(jié)果表明加入抗車轍劑以可提高混合料的抗裂性能，且隨著用量的增加而有一定的提高；選用較軟的瀝青可明顯提高摻加抗車轍劑瀝青混合料的低溫抗裂性；唯一與低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果不同的是，F(xiàn)型級(jí)配對(duì)提高摻加抗車轍劑瀝青混合料的低溫?cái)嗔?/p>

5、性能作用并不明顯。 采用非線性有限元方法，選用四參數(shù)蠕變材料模型，建立簡(jiǎn)化的瀝青路面結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算了基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青、XLPE改性混合料以及PRI改性混合料四種鋪裝方案的永久變形；分析了荷載圓下路面材料剪切流動(dòng)的規(guī)律。 分析結(jié)果表明，在較高溫度條件下，基質(zhì)瀝青路面會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的車轍變形，其他三個(gè)方案僅產(chǎn)生少量永久變形，抗車轍效果較好，PRI方案最好，XLPE方案次之，SBS改性稍次之。 運(yùn)用熱力耦合有限元手

6、段，建立二維瀝青路面結(jié)構(gòu)模型，對(duì)基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青、XLPE改性混合料以及PRI改性混合料四種鋪裝方案在變溫過(guò)程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的變化進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分別以存儲(chǔ)強(qiáng)度和斷裂阻力為指標(biāo)對(duì)瀝青路面的低溫開(kāi)裂進(jìn)行判定評(píng)價(jià)，提出容許裂紋長(zhǎng)度作為瀝青路面抗裂能力的判斷指標(biāo)；并對(duì)導(dǎo)致瀝青路面缺陷的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。 分析結(jié)果表明，傳統(tǒng)的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法沒(méi)有考慮到材料本身的缺陷，與實(shí)際路面狀況不符，導(dǎo)致與斷裂分析結(jié)果存在較大的區(qū)別；按