双层排水沥青路面上下层界面形态研究文献综述

 2023-09-04 10:09

文献综述(或调研报告):

3.1 国内外研究现状

近年来,研究者对双层排水沥青路面层间形态以及其各项性能的研究不断,针对层间粘结强度评定方法,提出了粘层油选择与用量的建议,同时针对排水与降噪提出了许多具有参考价值的试验方法。

3.1.1.界面形态与结构稳定性研究

粘层施工与形态研究是决定双层排水沥青路面层间强度的关键。国内外该方面的研究已经取得一定成果。A.C. Raposeiras等人(2013)[4]提出了粘层油洒布的注意事项、用量以及提出了一种现场检验粘结强度的方式;Wang等人(2017)[5]总结了不同的粘层质量评价方法,并提出涂层类型、施涂速率、固化时间和施涂条件(包括温度,湿度和表面质地)等内在因素层间粘合的特性的影响。而由于我国的双层摊铺技术尚未成熟,因此选择良好的粘层材料和涂抹方式成为决定路面质量的关键。段宝东等人(2019)[3]分析了不同因素对SBS改性乳化沥青、SBS改性沥青碎石封层以及橡胶沥青碎石封层3种防水粘结层粘结性能的影响,并推荐了防水粘结层的材料参数。王晓伟(2017)[6]利用AMRL对不同路面结构在不同粘层处治下的强度。惠致富等人(2018)[7]比较了各类试件成型方式和试验方法对评价层间粘结的准确性,提出利用复合马歇尔试件成型,采用直剪试验能更好反映层间耐久性,利用修正水煮法评价粘层油性能。陈俊等人(2018)[8]对多孔聚氨酯、环氧树脂和SBS改性沥青作为粘层油的抗剪强度等其他路用性能进行了评价。唐羽、吴国雄(2018)[9]半刚性基层沥青路面基—面层之间的三种不同界面形态进行三维重构。然后使用改进立方体覆盖法计算,得到三种表征基一面层间界面形态的分形维数。

3.1.2.排水性能研究

国外双层排水沥青路面研究起步较早,相关研究成果较为成熟。V. Ranieri等人(2011)[10]研究提出了级配曲线、抗堵塞能力和空隙指标之间的关系。M.O.Hamzah等人(2011)[11]探究了在不同温度下长时间荷载下粘结剂蠕变导致的渗透能力的下降。

排水实验室试验常采用常水头试验和变水头试验,但测试结果随主观影响大。近年来,随着有限元、有限差分法、离散元等技术的发展,诸多工程问题得到分析和解决。但数值模拟模型一般几何构造简单,且均有“各向同性”这一假定,因此具备一定局限性。由于本次研究中的渗流、降噪功能与孔道细部几何构造密切相关,不能够用简单的“各向同性”及一些简单的“各向同性”特征表征,因此需要将实际孔道三维构型导入软件进行数值模拟。数值模拟技术可以减少测试人力,降低主观操作导致的误差,在排水沥青路面孔道渗流研究中发挥了作用。三维重构能直观的反应试件的实际内部结构,有效提高数值模拟的准确性。Allan M.Cormack和Godfrey N.Hounsfield[12]两人开发的X射线断层成像仪是三维重构技术开始应用。之后随着时代的发展,诸如GNA、GDA、VRM等的算法层出不穷的出现,并被广泛用于各种精密领域。近几年,随着传统有限元模型无法满足研究者对路面纹理的细部研究,开始逐渐采用三维重构技术。Amin EI Gendy等人(2016)[13]通过重构了路表的三维纹理,分析了两种重构技术的优劣性;M Ran(2017)[14]等人采用SIFT算法对沥青路面的细部三维构造进行了重构。于秀军、钱海涛(2017)[15]利用三维渗流软件SEEP 3D探究了路面坡度和路面厚度对路面渗水性能的影响;东南大学马涛、张斯琦等人(2017)[16]利用离散元软件PFC-2D对荷载作用下的孔道衰减进行了模拟;李刚、廖公云等人(2019)[1]利用CFD软件Flow-3D模拟了孔道堵塞和动水自清洁的过程。

图2 路面板表面(1.71m,1.71m)处不同车速条件下动水压力随时间的分布

一般来说,三维重构的保存方式包括三种:一是保存为NURBS曲面,其次是保存为网格化曲面,最后一种是保存为网格文件。NURBS曲面虽然占据内存较少,且与有限元软件连接良好,但需牺牲绝大部分精度;网格化曲面虽然保存了相当的精度,但不利于计算;保存为网格文件占据内存较少,且牺牲精度较少。

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