沥青路面早期损坏的动水压力机理与评价方法研究项目摘要

进一步完善动水压力发生装置，研制现场动水压力测量设备；研究高速、重载条件下半刚性基层沥青路面的动水压力破坏机理；建立车辆荷载作用下沥青路面结构层内动水压力计算的理论模型。通过动水压力的理论及计算、现场测试以及大量的室内材料试验，用损伤力学理论研究路面沥青混合料在动水压力作用下的力学行为，建立路面材料在循环动水压力作用下的损伤本构模型。研究基于动水压力的路面材料抗水损害的评价方法与指标。最后研究考虑水损害并兼顾其他性能的路面材料与结构设计。本课题的研究成果可为路面结构计算参数的选择提供理论根据，并有希望从结构、材料、工艺入手解决高等级公路路面早期损坏问题，为研究高性能、长寿命沥青路面奠定基础。

随着高等级公路的建设和发展，半刚性基层沥青路面得到了广泛的应用，在我国高等级公路建设中发挥了重要作用，但同时其耐久性和路面结构的早期破坏问题也日益突出。由于高速、重载及各种自然因素的影响，许多高等级公路通车一两年以后，甚至不到一年，其沥青面层就产生大量松散、唧浆、坑洞、泛油等破坏现象，结构内部剥蚀程度相当严重，甚至半刚性基层首先产生破坏，这一切严重削弱了路面的使用性能，大大缩短了其使用寿命，同时也带来了巨大的经济损失，阻碍了这种路面结构及其应用技术的进一步推广。大量的调查与研究表明，其破坏的主要原因是水，即路面产生了水损害，所谓水损害是指沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用下，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程（半刚性基层材料也是相似的过程，只不过结合料为水泥或石灰等）。因此研究水损害产生的原因、发展过程及解决途径具有重要意义。 本课题主要研究内容有： 1.沥青路面结构层动水压力的理论计算与分析。 2.动水压力作用下，路面材料的损伤本构关系。 3.半刚性基层沥青路面水损害的动水压力评价方法。 4.考虑水损害并兼顾其它特性的新型路面结构与材料。 四年来主要作了如下工作，并取得了相应的结果： 1.对原有的动水压力发生器进行了升级改造。虽然还没有达到预计的理想状态，但能够为后期的研究工作提供了试验条件。 2.利用损伤力学，混凝土与岩石损伤理论，对材料在动水压力作用下的劣化行为进行分析，得出了材料的劣化方程，建立了材料的损伤模型。 3.研究了纳米材料在水泥混凝土及沥青混合料中的应用，发明了纳米改性沥青及相应的混合料，成功地将铁尾矿砂应用于路面结构中。 4.动水压力现场测试 现场实际制作了50*50cm路面，在不同位置埋置传感器，测得了标准轴载在不同速度下的水压力。 5.半刚性材料及沥青混合料冲刷试验 在一定条件下，对半刚性材料及沥青混合料，做冲刷试验，分析了影响试验结果的主要因素，并得出了强度随冲刷时间而降低的规律。 6.提出了水损害的动水压力评价方法，及考虑防、排水并兼顾其它特性的路面结构与材料。 2100433B