高寒地区沥青路面低温开裂机理及防治措施研究

作     者：刘道坤 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹晓翎;唐伯明

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高寒地区 沥青路面 低温开裂 温度场 温度应力 防治措施 

摘      要：低温开裂作为高寒地区沥青路面的主要病害,不仅破坏了路面的连续性和美观性,而且水分会沿着裂缝下渗,在冻融循环的作用下产生松散、网裂、沉陷等病害,更为严重的将会使基层软化,导致路面承载能力下降,降低路面的使用寿命。高寒地区沥青路面低温开裂的产生受到路面结构、材料、外界环境、降温等多种因素的影响,尤其是高寒地区寒潮的到来引发的短时间内路面开裂破坏现象尤为普遍,使得其产生的原因较为复杂,而已有研究多针对非高寒地区或温度循环对路面疲劳裂缝的影响,较少考虑高寒地区特殊气候条件寒潮或寒流降温的作用。因此,开展高寒地区沥青路面低温开裂机理及防治措施的研究是很有必要的,可为高寒地区沥青路面结构设计、材料选择、低温开裂防治提供理论依据和参考,具有重要的实际工程应用价值。本文以高寒地区沥青路面低温开裂为研究背景,在对高寒地区环境特征分析的基础上,通过有限元软件ABAQUS建立高寒地区温度骤降下的沥青路面温度场模型及温度应力模型来分析沥青路面低温开裂机理;借助小梁低温弯曲试验,研究不同沥青、级配及添加纤维对沥青混合料低温抗裂性的影响,并从材料选择、结构设计、施工控制等方面给出低温开裂的防治措施。主要研究内容如下:(1)高寒地区环境特征及路面典型病害分析通过文献查阅及“中国气象数据网相关气象数据,对以西藏地区为代表的高寒地区地理气候特征、路面结构及材料、路面典型病害类型及成因进行了调查和分析,为温度场及温度应力模型的建立奠定基础。(2)建立高寒地区沥青路面低温开裂分析模型讨论ABAQUS建模过程中,计算模型、分析工况、路面结构及材料参数、路面初始温度场、边界条件的确定过程,由此建立高寒地区沥青路面温度场及温度应力分析模型。(3)高寒地区沥青路面低温开裂机理分析在分析高寒地区沥青路面低温开裂影响因素的基础上,从路面结构因素、材料因素及环境因素三个方面分析其对降温过程中沥青路面温度场及温度应力的影响规律,以揭示高寒地区沥青路面低温开裂的机理。(4)高寒地区沥青路面低温开裂防治措施研究以小梁低温弯曲试验为基础,研究了AC-13、SMA-13级配,基质沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青及添加聚酯纤维对沥青混合料低温抗裂性的影响,并从材料选择、结构设计、施工控制方面给出了高寒地区沥青路面低温开裂的防治措施。