基于孔隙水壓力的瀝青路面水損害研究.pdf

1、瀝青路面水損害嚴重影響瀝青路面路用性能和使用壽命，產生水損害的根本原因是瀝青路面結構內部的滯留水在車輛荷載的作用下產生孔隙水壓力，孔隙水壓力正負循環(huán)對瀝青混合料產生沖刷作用破壞瀝青-集料界面，使瀝青從集料表面剝落，進而導致瀝青混合料松散、強度降低。本文利用ABAQUS有限元軟件進行數值模擬，研究了孔隙水壓力的分布規(guī)律及影響因素，并結合瀝青-集料界面粘結特性及瀝青混合料的滲透性能分析瀝青路面產生水損害的原因。
　　首先，成型AC-1

2、3、SMA-13、OGFC-13混合料馬歇爾試件，測定試件的空隙率和不同滲透壓力下的滲透系數，分析空隙率和滲透壓力對滲透系數的影響。試驗結果表明:隨著空隙率的增大，滲透系數增大;而隨著滲透壓力的增大，滲透系數降低;滲透系數與礦料級配類型有關。
　　其次，對混合料試樣進行動水沖刷試驗，研究動水沖刷對瀝青混合料滲透性能和水穩(wěn)定性的影響。測定動水沖刷前后瀝青混合料的滲透系數，試驗結果表面:滲透系數隨著動水壓力和作用時間的增大而增大。動水

3、沖刷后的試件進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，結果表明動水沖刷會降低瀝青混合料的水穩(wěn)定性，試件的馬歇爾殘留穩(wěn)定度MS0和凍融劈裂強度比TSR隨動水壓力和作用時間的增大而減小。
　　再次，基于多孔介質流固耦合理論，利用ABAQUS有限元軟件建立瀝青路面三維模型，模擬瀝青路面在車輛荷載作用下的動態(tài)響應，研究孔隙水壓力的分布規(guī)律及其影響因素。模擬結果表明:車輛荷載作用下，瀝青路面孔隙水壓力、豎向位移、最大主應力呈現波動性;孔隙水壓力隨荷

4、載和車速的增大而增大，隨滲透系數和彈性模量的增大而減小。
　　之后，通過室內拉拔試驗研究瀝青-集料界面粘結特性的影響因素，以拉拔強度表征瀝青-集料的界面粘結特性。試驗結果表明:低溫(0℃)條件下，瀝青-集料界面破壞為粘附性破壞，常溫(20℃)條件下，瀝青-集料界面破壞為粘聚性破壞;存在一個最佳瀝青膜厚度，使瀝青-集料界面粘結強度最大;隨著溫度的升高，界面粘結強度降低;水的作用同樣會降低界面粘結強度。
　　最后，結合孔隙水壓力

5、的模擬計算結果和瀝青-集料界面粘結強度，分析了不同條件下孔隙水壓力對瀝青混合料的破壞作用。分析結果表明:低溫條件下，孔隙水壓力小于瀝青-集料的界面粘結強度，溫度升高，孔隙水壓力增大而瀝青-集料界面粘結強度減小，40℃時，孔隙水壓力明顯大于界面粘結強度，會對界面產生破壞;孔隙水壓力隨車輛荷載增大而增大，荷載增大到0.9MPa時，孔隙水壓力大于瀝青-集料界面粘結強度，會對界面產生破壞;孔隙水壓力隨車速增大而增大，車速增大到100km/h時，