多孔沥青路面空隙结构排水性能衰变与研究.pdf

隶劫大·粤博士学位论文多孔沥青路面空隙结构与排水性能衰变研究本论文获交通运输部科技项目(20**********)和国家自然科学基金(51378121)的资助。万方数据 RESEARCH ON CHARACTERISTIC S OF VOID STRUCTURE AND DRAINAGE CAPABILITY FOR POROUS ASPHALT PAVEMENT ADissertation Submitted to Southeast University FortheAcademic Degree of Doctor ofScience BY ZHOU W|ei Supervised by Xiao—ming School ofTransportation S outheast University December 2014 万方数据东南大学毕业论文独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知, 除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:监魄丝丛2:型东南大学毕业论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交毕业论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。?虢埠新签期: 万方数据摘要多孔沥青路面空隙结构与排水性能衰变研究摘要多孔沥青路面是一种铺设在路面结构上面层的功能型路面,通常采用开级配设计,空隙率一般为18%-'--25%,具有排水,降噪以及防滑等优良特殊性能。但在使用过程中,多孔沥青路面的空隙结构容易在荷载以及粉尘堵塞等作用下发生衰变,部分或最终完全丧失其排水性能。因此,研究多孔沥青路面空隙结构与排水性能的衰变规律,是进行多孔沥青路面推广与养护技术体系研究的前提与依据。多孔沥青路面空隙结构复杂,是多孔沥青路面具有排水等性能优势的根本机理。论文通过剖面扫描成像的方法对多孔沥青路面空隙结构进行了研究,揭示了多孔沥青路面空隙结构的分布规律与分形特征,研究表明:多孔沥青混合料空隙分布与分形特征存在较高的离散性, 但剖面的累积空隙数量与等效孔径之间呈现较好的对数关系,而累积空隙面积与等效孔径之间呈现较好的高斯函数关系。空隙平面的分形维数离散程度大于轮廓的分形维数,并具有一定的线性相关性。荷载作用是多孔沥青路面空隙结构衰变的重要原因之一。论文根据多孔沥青路面实际的级配以及空隙分布在离散元软件PFC3D中建立三维模型,并提出了离散元模型空隙结构的提取分析方法,通过蠕变试验获得模型参数,对多孔沥青路面空隙结构在荷载作用下的衰变规律进行了模拟研究并与室内试验结果进行比较,研究表明:离散元方法可以较好的模拟车辙试验中多孔沥青混合料车辙板的蠕变规律,以及空隙率、有效空隙率、孔径分布等空隙结构特征的变化规律。多孔沥青路面空隙结构具有较强的温度敏感性,当温度高于30。C时,荷载对多孔沥青路面空隙结构的影响较大。进一步研究表明,多孔沥青路面空隙率、有效空隙率、空隙连通支个数以及剖面空隙分布与应变具有良好的相关性。荷载作用初期,空隙结构的衰变是多孔沥青路面应变增加的主要原因;而荷载作用后期,空隙结构已基本不可压缩,混合料向两侧的推挤流动成为应变增加的主要原因。基于路面实际使用条件,提出了多孔沥青路面空隙结构衰变模型,用于预测多孔沥青路面空隙结构在荷载作用下的衰变规律。颗粒堵塞同样是多孔沥青路面空隙结构衰变的重要原因之一,论文通过离散元模拟研究单个空隙被粉尘颗粒堵塞的规律与形态;通过试验研究多孔沥青路面堵塞颗粒敏感粒径;通过渗透性能衰变试验研究不同粒径颗粒在不同空隙率的多孔沥青路面中的堵塞机理与规律。研究表明:临界堵塞颗粒个数与平均孔径粒径比呈指数关系,颗粒在孔喉处的堵塞过程主要万方数据东南大学博士学位论文 l旮粒径大于或接近孔喉直径的颗粒参与。~。含颗粒流体对于多孔沥青混合料的堵塞规律分为三个阶段:初期较快,中期逐渐放缓,后期稳定。第一阶段:渗透系数残留率与堵塞颗粒质量线性相关,颗粒在混合料内部孔喉处的堵塞占主导地位。第二阶段空隙结构表面颗粒吸附与沉降以及颗粒的大量堆积所占的比例逐渐提高。第三阶段多孔沥青混合料渗透系数逐渐稳定,表明多孔沥青混合料内