[00837258]寒冷地区长寿命沥青路面典型结构研究

该课题为解决寒冷地区沥青路面病害问题，针对黑龙江省的实际情况，进行寒冷气候条件下沥青路面结构材料性能调查。根据调研结果提出寒区沥青路面典型结构并通过试验路验证其合理性。课题主要研究内容如下：寒冷地球气候分区。寒冷地区沥青路面结构使用性能调研与耐久性分析。寒冷地区传统半刚性基层沥青路面结构完善技术研究。寒冷地区沥青路面典型结构推荐。通过对沥青路面结构、材料性能的研究及路面病害调研的基础上，提出了：对季冻地区进行道路气候分区，将原冻区划分为特重冻区和重冻区，即：F≥2800℃为特重冻区，2800℃＞F≥2000℃为重冻区，2000℃＞F≥800℃为中冻区，完善了寒冷地区道路冻区划分。根据寒冷地区沥青路面结构病害调查与分析结果，将寒冷地区沥青路面结构主要破坏形式分为高温稳定类、低温开裂类、强度或耐久性不足三大类，并得出相应的破坏成因。通过对大齐公路、哈同公路的路面调研，得出该省沥青路面的主要病害为高温车辙及路面开裂，水损害相对较少。通过对几条典型公路车辙病害调研，得出集料级配偏细、骨架结构形成的不完善导致沥青混合料承载力不足，这是车辙产生的原因之一。通过对几条典型公路开裂病害调研，得出开裂程度从南向北随着温度的降低会越来越严重，横缝间距越来越密。沥青层厚度、基层的性质(刚度、厚度)、层间连接、甚至路基情况等都会对横向裂缝的开裂程度(或间距)有一定的影响。其中：沥青层的厚度的影响最为明显。通过对几条典型公路开裂病害调研，认为使用SBS改性沥青、提高沥青路面厚度及使用应力吸收层可显著改善沥青路面抗裂性能。对调研公路水损害、冻胀、冻融破坏分析，得出沥青路面的冻融损坏一般表现为承载能力的下降和耐久性的下降。在冻融循环作用下，半刚性基层材料的损伤与结构损伤密切相关。路面结构刚度的衰减一方面受土基温度变化的影响，同时也包含基层在冻融作用后其回弹模量的衰减。因此，在进行半刚性基层材料设计时，也应考虑其抗冻性。通过对该省沥青路面耐久性分析，得出影响寒冷地区沥青路面耐久性的内部因素(沥青质量、矿料质量、配合比)及外部因素(温度、湿度、重复荷载作用、沥青老化)，并提出了相应的提高耐久性的措施。针对影响沥青路面耐久性的因素，结合该省的气候特点以及路面各层位的功能使用要求，提出了建议的路面结构，并基于有限元和示范工程实现三种典型结构的理论及实际验证。上述研究成果对该省今后沥青路面结构设计与材料设计具有较高的应用价值和社会经济效益，其推广前景十分广阔。