改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料特性與結(jié)構(gòu)行為

前言

　　作為高級路面主要結(jié)構(gòu)型式的水泥混凝土路面，具有壽命長、養(yǎng)護(hù)工作量小、節(jié)約能源、施工簡便以及對交通等級和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，自20世紀(jì)90年代初期開始在我國得到了較大發(fā)展。然而由于種種原因，早期修建的水泥混凝土路面不但沒有體現(xiàn)出其優(yōu)點，反而顯現(xiàn)出舒適性較差、噪聲較大、抗滑性能難以恢復(fù)以及修復(fù)較為困難等弱點。近年來，國際石油資源日趨緊缺，瀝青價格持續(xù)攀升，給當(dāng)前我國公路建設(shè)的快速發(fā)展帶來了巨大壓力。因此，在公路建設(shè)任務(wù)仍然繁重的背景下，合理有效利用當(dāng)?shù)刭Y源，進(jìn)一步優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)，降低建設(shè)成本，實現(xiàn)路面可持續(xù)發(fā)展就顯得極為迫切?！　∫载毣炷?、普通水泥混凝土、連續(xù)配筋混凝土等作為基層，其上加鋪瀝青面層而形成的復(fù)合式路面，可以發(fā)揮水泥路面和瀝青路面各自的技術(shù)優(yōu)勢?；炷羷傂曰鶎涌纱蟠筇岣呗访娼Y(jié)構(gòu)的承載力，瀝青面層可有效改善路面行車的舒適性，剛?cè)嵯酀?jì)，明顯提高了路面的使用性能，延長路面使用壽命。但剛性基層一般存在接縫和裂縫，如果不采取有效的抗裂措施，瀝青層會在接縫或裂縫處產(chǎn)生反射裂縫，而且要比半剛性基層的反射裂縫多而寬。因此，對于剛性基層復(fù)合式路面，防止或減少反射裂縫的產(chǎn)生是保證其結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵技術(shù)之一。　　該書作者歷經(jīng)近十年的系統(tǒng)研究，分析了改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料特性與結(jié)構(gòu)行為，提出了設(shè)置改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，建立了改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料組成設(shè)計方法。同時對設(shè)置改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，提出了設(shè)置應(yīng)力吸收層復(fù)合式路面瀝青面層的結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)，推薦了改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層的合理厚度，評價了設(shè)置應(yīng)力吸收層復(fù)合式路面的結(jié)構(gòu)性能。作者卓有成效的工作獲得了很有價值的研究成果，攻克了復(fù)合式路面瀝青層抗反射裂縫的關(guān)鍵技術(shù)，為未來復(fù)合式路面的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

內(nèi)容概要

　　《改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料特性與結(jié)構(gòu)行為》在參考國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)外試驗與理論分析以及實體工程的驗證，系統(tǒng)闡述了改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層的相關(guān)理論及其應(yīng)用技術(shù)。集中體現(xiàn)了作者近十年關(guān)于改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層系統(tǒng)及其抗裂機(jī)理、組成材料、技術(shù)特性、材料組成設(shè)計、結(jié)構(gòu)性能以及設(shè)置應(yīng)力吸收層的舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法等方面的研究成果?！　　陡男詾r青混合料應(yīng)力吸收層材料特性與結(jié)構(gòu)行為》可作為科研、設(shè)計、工程管理等相關(guān)人員以及高等院校相關(guān)專業(yè)教師、研究生的參考用書。

作者簡介

　　廖衛(wèi)東，工學(xué)博士，教授級高級工程師。現(xiàn)任湖北省漢十高速公路管理處總工程師，中國公路學(xué)會養(yǎng)護(hù)與管理分會理事。先后在湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院、湖北省高等級公路管理局，湖北省漢十高速公路管理處、湖北武黃高速公路大修工程指揮部、湖北漢宜高速公路瀝青加鋪工程指揮部等單位從事高速公路的設(shè)計、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)與管理等工作。近10余年.主要從事舊水泥混凝土路面加鋪層路面結(jié)構(gòu)與材料方面的研究和實踐工作，在復(fù)合式路面設(shè)計理論與施工技術(shù)、高等級公路路面養(yǎng)護(hù)新技術(shù)與材料的理論研究和應(yīng)用方面取得了較多的研究成果。先后主持交通科技項目10余項。同時，獲湖北省科技進(jìn)步獎二等獎1項、三等獎1項。獲中國公路學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎三等獎1項，獲湖北省優(yōu)秀工程設(shè)計二等獎1項，在專業(yè)期刊和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，被SCI、EI等檢索收錄6篇。獲授權(quán)專利2項。　　陳拴發(fā)，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師。美國普渡大學(xué)（Purdue University）訪問學(xué)者，現(xiàn)任長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長.交通鋪面材料教育部工程研究中心主任。陳拴發(fā)教授長期從事道路結(jié)構(gòu)與材料的研究與教學(xué)工作，圍繞公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理中出現(xiàn)的理論與實踐問題，在路面長壽命基礎(chǔ)理論與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、考慮荷載與特殊環(huán)境等多因素作用下的新材料功能設(shè)計以及高速公路路面養(yǎng)護(hù)理論與方法等方面取得了較多的研究成果。近年來。先后主持國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金、國家西部交通建設(shè)科技等項目及省部級重點項目20余項。同時，獲國家、省部級科技獎勵10余項，其中國家科技進(jìn)步二等獎1項，省級科技進(jìn)步一等獎1項、二等獎6項。獲授權(quán)發(fā)明專利3項，實用新型專利5項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文近百篇，其中被SCI、EI等檢索收錄40余篇，出版著作2部。

書籍目錄

序前言第1章 緒論1.1 舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層存在的主要問題1.2 應(yīng)力吸收層技術(shù)1.3 應(yīng)力吸收層技術(shù)亟待解決的技術(shù)難點參考文獻(xiàn)第2章 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層系統(tǒng)及其抗裂機(jī)理2.1 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層系統(tǒng)2.2 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層技術(shù)與其他防裂技術(shù)比較2.3 瀝青加鋪層反射裂縫的力學(xué)分析2.3.1 瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展機(jī)理2.3.2 瀝青加鋪層反射裂縫擴(kuò)展力學(xué)分析2.4 瀝青加鋪層裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元分析2.4.1 有限元計算模型及裂縫區(qū)域模型2.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)對應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響2.5 接縫處瀝青加鋪層應(yīng)力集中的有限元分析2.6 反射裂縫擴(kuò)展路徑模擬參考文獻(xiàn)第3章 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層組成材料3.1 應(yīng)力吸收層瀝青結(jié)合料性能指標(biāo)3.1.1 技術(shù)性能要求3.1.2 應(yīng)力吸收層瀝青結(jié)合料性能評價指標(biāo)3.2 應(yīng)力吸收層改性瀝青混合料膠漿特性3.2.1 瀝青膠漿中礦粉的沉淀3.2.2 SAM改性瀝青膠漿礦粉的沉淀3.2.3 粉膠比對瀝青膠漿性能的影響3.3 應(yīng)力吸收層集料特性參考文獻(xiàn)第4章 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料技術(shù)特性4.1 應(yīng)力吸收層材料的黏彈特性4.2 應(yīng)力吸收層材料彈性模量與泊松比4.3 應(yīng)力吸收層材料高溫穩(wěn)定性4.4 應(yīng)力吸收層混合料低溫性能4.4.1 小梁彎曲破壞試驗4.4.2 圓盤拉伸試驗4.4.3 常溫等速拉伸性能4.5 應(yīng)力吸收層混合料抗疲勞性能4.5.1 瀝青混合料復(fù)合小梁彎曲疲勞性能4.5.2 應(yīng)力吸收層混合料疲勞性能4.5.3 應(yīng)力吸收層混合料直接拉壓疲勞性能4.5.4 應(yīng)力吸收層混合料半圓彎曲疲勞性能4.6 水穩(wěn)定性能4.7 應(yīng)力吸收層材料SGC特性4.8 應(yīng)力吸收層混合料性能與體積試驗指標(biāo)4.9 應(yīng)力吸收層混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)第5章 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層材料組成設(shè)計5.1 應(yīng)力吸收層組成材料技術(shù)要求5.1.1 應(yīng)力吸收層結(jié)合料5.1.2 應(yīng)力吸收層混合料集料5.1.3 應(yīng)力吸收層混合料用礦粉5.2 礦料級配設(shè)計5.2.1 目標(biāo)級配與集料組成5.2.2 工程設(shè)計級配及范圍5.3 瀝青混合料組成設(shè)計5.3.1 瀝青混合料設(shè)計方法回顧5.3.2 混合料成型方法5.4 應(yīng)力吸收層改性瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實參數(shù)5.5 混合料設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5.6 基于Superpave設(shè)計方法的應(yīng)力吸收層改性瀝青混合料組成設(shè)計5.6.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計參數(shù)的確定5.6.2 初始瀝青用量的確定和體積參數(shù)計算5.6.3 應(yīng)力吸收層改性瀝青混合料體積設(shè)計過程5.7應(yīng)力吸收層改性瀝青混合料組成設(shè)計實例5.7.1 原材料的選擇5.7.2 礦料級配選取5.7.3 配合比設(shè)計參考文獻(xiàn)第6章 改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層結(jié)構(gòu)性能6.1 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)抗疲勞特性6.1.1 瀝青加鋪層大尺寸疲勞試驗6.1.2 試驗用原材料及結(jié)構(gòu)層鋪筑6.1.3 剪切型反射裂縫疲勞試驗6.1.4 張開型反射裂縫疲勞試驗6.2 組合小梁試件抗疲勞陛能6.2.1 試驗材料及試件制備6.2.2 組合小梁結(jié)構(gòu)抗疲勞試驗方案6.2.3 組合小梁結(jié)構(gòu)抗疲勞試驗結(jié)果6.3 設(shè)置應(yīng)力吸收層的瀝青面層結(jié)構(gòu)抗車轍能力6.3.1 全厚度車轍試驗6.3.2 漢堡車轍試驗6.4 應(yīng)力吸收層與水泥混凝土路面板層間剪切特性6.4.1 LLM路面材料直剪試驗儀及工作原理6.4.2 應(yīng)力吸收層與水泥混凝土路面板層間剪切性能參考文獻(xiàn)第7章 設(shè)置應(yīng)力吸收層的瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)分析7.1 材料強(qiáng)度準(zhǔn)則7.2 荷載應(yīng)力7.2.1 計算模型與參數(shù)7.2.2 荷載應(yīng)力有限元分析7.3 溫度應(yīng)力7.3.1 路面溫度場計算基本理論7.3.2 路面結(jié)構(gòu)溫度場的測試與確定7.3.3 計算模型與材料參數(shù)7.3.4 應(yīng)力吸收層溫度應(yīng)力有限元分析7.4 耦合應(yīng)力7.5 設(shè)置應(yīng)力吸收層加鋪層結(jié)構(gòu)深度方向的應(yīng)力分布7.5.1 荷載應(yīng)力分布7.5.2 溫度應(yīng)力分布參考文獻(xiàn)第8章 設(shè)置應(yīng)力吸收層的瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法8.1 舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層國外設(shè)計方法8.2 基于斷裂力學(xué)理論的瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法8.3 設(shè)置應(yīng)力吸收層的瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法8.3.1 設(shè)計參數(shù)8.3.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)8.3.3 結(jié)構(gòu)計算方法8.4 設(shè)置應(yīng)力吸收層的瀝青加鋪層厚度設(shè)計方法8.4.1 彎沉—交通量設(shè)計方法8.4.2 加鋪層厚度設(shè)計算例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　作為高級路面重要型式的水泥混凝土路面，因具有壽命長、養(yǎng)護(hù)工作量小、節(jié)約能源、施工簡便以及對交通等級和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，20世紀(jì)90年代初期在我國得到較大發(fā)展。然而由于各種原因，早期修建的水泥混凝土路面使用狀況不佳，使用壽命大大低于設(shè)計使用年限，尤其在一些重交通公路上其早期破損嚴(yán)重，往往在通車2～5年就產(chǎn)生斷板、斷角和碎裂等結(jié)構(gòu)性損壞。也就是說，水泥混凝土路面不但沒有體現(xiàn)出使用壽命長、養(yǎng)護(hù)費用低等優(yōu)點，反而使其舒適性較差、噪聲大、抗滑性能難以恢復(fù)以及修復(fù)相對困難等弱點進(jìn)一步凸現(xiàn)，甚至造成有些省市行政主管部門限制水泥混凝土路面在高等級公路中的推廣應(yīng)用，即使采用也僅限于某些低等級道路，形成了全國半剛性基層瀝青路面“一邊倒”的局勢。　　目前，我國已有的水泥混凝土路面，有相當(dāng)一部分已接近或超過設(shè)計年限，有的雖未達(dá)到設(shè)計年限，但由于交通量劇增、汽車軸載日益重型化或設(shè)計、施工等方面的原因，致使路面出現(xiàn)損壞、使用品質(zhì)下降的情況，影響了道路的使用功能，面臨著修復(fù)工作。而在混凝土路面的修復(fù)中，對其進(jìn)行加鋪改造一直是各國道路工作者關(guān)注的熱點，也是道路界所面臨的重大技術(shù)難題之一。雖然對加鋪層結(jié)構(gòu)與材料的研究已有幾十年的時間，但進(jìn)展十分緩慢，至今仍未有公認(rèn)合理可行的設(shè)計方法，也鮮有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都令人滿意的加鋪結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外對舊水泥混凝土路面加鋪改造技術(shù)特別是在抗反射裂縫方面仍處于探索及試驗階段。由于這一問題的復(fù)雜性加之各地交通、氣候及筑路條件的差異，在所取得的研究成果之間缺乏共同的認(rèn)識，給設(shè)計及施工部門的具體操作帶來了極大的困難。

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