基于高温蠕变失稳的多孔沥青混合料强度机理研究文献综述

 2023-09-04 10:09

文献综述(或调研报告):

随着经济的发展和科技的进步,道路建设的成本问题不断得到缓解,各国逐渐开始对沥青道路的功能性提出更高的要求。针对雨天道路因雨水的润滑作用和路表水引起的水漂与水雾现象而出现路表抗滑性下降、而事故率远高于干燥道路的问题,排水路面因其能消除路表径流、降低雨水洪峰和减少噪音的特点开始逐渐受到越来越重的重视。目前很多国家已经开始应用各自研究的排水路面。

欧美地区最先开展排水路面的研究。在欧洲地区,排水路面使用的材料一般被称为多孔沥青混合料(PAC)。其孔隙率一般在20%左右。目前,不少欧洲国家已经大规模应用排水路面。例如荷兰就有约60%的公路表面使用PAC混合料覆盖。

在美国,排水路面一般被称作开级配磨耗层(OGFC),于上世纪五十年代开始修建在各州的道路上。一些研究表明,橡胶沥青-OGFC混合料有着很好地抗疲劳开裂和反射开裂的能力。不过对于OGFC的寿命,各州的反映不一,17%的州宣称OGFC的使用寿命不足6年,也有10%的州宣称大于12年。20世纪末,美国还提出了新一代OGFC级配组成与设计方法。

日本于上世纪八十年代出于提升驾驶安全和减小噪音的目的引入排水沥青技术,并根据自己的国情进行了改进。使用PAC混合料后,日本沥青路面的事故发生率降低了85%。同时还有研究发现加入高粘度沥青的多孔沥青混合料有着非常好的抗车辙特性。

我国也于上世纪八十年代开始研究排水沥青路面技术,并于21世纪初在西安机场高速、宁杭高速、台湾埔里至霧峰公路等地区修建了若干条排水路面试验段。

与此同时,有关沥青混合料的强度机理研究也在不断向前推进中。沥青混合料的抗剪强度因为同时涉及到沥青的粘聚强度、沥青同集料间的粘结强度和集料内的骨架强度而常常被选定为代表强度。混合料的抗剪强度一般写作,其中tau;为混凝土的抗剪强度,c、phi;和sigma;分别为粘聚力、内摩擦角和混凝土剪切面上所承受的压应力。

张慧鲜通过对西卢高速公路和迁曹公路等实地车辙进行研究,得出了车辙变形主要为沥青混合料的剪切流动变形的结论,并提出车辙的产生主要是由于沥青混合料的抗剪强度不足引起的,沥青混合料的强度参数对沥青路面高温性能具有重要影响。其中,粘聚力c对高温性能的影响力最大,但是内摩擦角phi;的影响力同样不可忽视。

目前用于测定抗剪强度的试验共有大约八九种,常用的方法有三轴压缩试验和单轴贯入试验等,但测定抗剪强度的原理基本上均为先确定若干破坏状态下的摩尔圆,再确定这些摩尔圆的包络线。

吴忠辉采用单轴贯入和圆环剪切试验的方法,归纳了温度、沥青用量、含泥量等因素对混合料抗剪强度的影响。其中温度对沥青混合料的影响最大,沥青的抗剪强度、粘聚力和内摩擦角三个指标均会随着温度的上升而下降;沥青用量对粘聚力影响较大,对内摩擦角影响较小,且此方法得到的最佳油石比(4.7%)要略小于马歇尔试验得到的最佳油石比;含泥量的上升会减小抗剪强度和粘聚力。

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