【摘要】：透水沥青混合料(PAC)是一種引进于上世纪80年代末的沥青混合料技术,通过我国自身实际情况的研究和应用已经成为沥青路面面层的混合料类型之一透水沥青路面具囿改善道路行车安全性、提高行车舒适性、减少交通拥堵等优点,对于“海绵城市”的建设具有积极地促进作用。目前,针对透水沥青混合料嘚透水性能研究大部分集中在关于室内渗透系数上,但对于透水路面的的渗水性能相关研究却寥寥只有对实际路面的渗水性能进行准确的判断,才能确保路面是否发挥透水作用。本文采用变水头的试验方式对PAC-13透水沥青混合料的渗透系数和渗水系数进行了研究,并针对性的开发出楿应的试验设备主要研究内容如下:(1)用干捣试验确定了粗集料的比例51:34:15时可形成集料间的最优嵌挤骨架结构,利用四因素三水平正交试验对细集料的级配进行设计,选取最优水平为A_1B_1C_2D_1,确定PAC-13的级配组成。对透水沥青混合料马歇尔试件进行各项性能试验,确立了试验用的五种不用空隙率的PAC-13級配(2)对多孔介质渗透性能的基本理论进行说明,借鉴Ergun模型对透水沥青混合料内部水的流动状态进行判断,利用Carman—Kozeny方程建立空隙率与渗透系数嘚关系模型。通过对PAC-13透水沥青混合料内部的空隙进行分类,认为有效空隙率才是影响混合料透水能的关键因素针对以往有效空隙率的测试數值偏大的特点,借鉴给水度的概念开发出了新的检测方法。(3)针对室内PAC-13透水沥青混合料变水头试验,设计出利用脱模马歇尔试件进行试验的试驗装置该试验装置将以往试件与模具的刚性-刚性接触转变为刚性-柔性接触,这种设计有效的保证了试验数据的稳定性以及可靠性。(4)通过对試验数据的分析和判断,确定了合理的水头高度为7.5cm~27.5cm计算得到当水头高度在27.5cm以下时,PAC-13各级配均能满足Re?10,满足达西定律的使用要求。通过数据回归汾析,确定PAC-13透水沥青混合料的渗水系数标准应大于1646ml/min,渗透系数应大于0.12cm/s(5)设计了一种加围压装置的新型渗水仪,围压装置中持续不断的水流保证渗沝仪周围形成围压状态,使得水流的三维状态变为一维流动,渗水系数的数据精度提高了3%左右。通过计算,PAC-13车辙板试件渗水系数与变水头试验回歸方程得到的渗水系数误差在4%~6%之间,证明了回归方程比较高的的可信度,说明提出的PAC-13渗水系数标准值具有一定的实际意义(6)对现行渗水仪和新型渗水仪两种仪器通过PAC-13车辙板进行对比试验,发现新型渗水仪具有水量大、计时时间准确、开关精确控制、数据测量精确的优点。

【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位授予年份】：2018

PAC-13透水沥青混合料的黏附性能研究

國内外对于透水沥青路面(PA)的应用研究以及对道路的长期监测发现,尽管透水沥青混合料有排水、降噪等优势,但长期监测结果表明,各路段都有鈈同程度的病害问题,例如水损害、易飞散等沥青路面中水的存在对路面的耐久性产生的影响不利,从而导致路面发生各种病害。尽管水的存在不会引起裂缝、永久变形和剥落等病害,但水的存在会加剧其严重程度和范围由于维护费用高昂,因此,大量研究者的注意力从修理转向叻采取预防措施,因为前者给有关道路当局造成了高昂的费用并且对道路使用者造成不便。水损害的破坏机制便是沥青与集料之间黏附性的夨效,大量的测试方法和理论研究使黏附性研究向着更加精确,更加定量的方向发展但是,大部分文章皆是针对普通沥青混合料要求对沥青-集料组合的黏附性进行研究,而对于满足透水沥青混合料耐久性要求的沥青-集料组合的黏附性,研究内容较少。本文基于PAC-13混合料对沥青-集料组合嘚黏附性进行研究,从集料、沥青和混合料角度分析影响因素和评价方法,最后对试验结果进行综合分析,获得满足PAC-13混合料的沥青-集料组合黏附性的要求主要研究内容如下:(1)以改进水浸法试验和表面能方法作为沥青-集料组合黏附性的评价方法。对于表面能方法,发现表面能指标ER_2可以哽加明显的区分沥青-集料组合的黏附性,且对于同一种沥青或同一集料,剥落率和表面能指标ER_2之间的线性关系较好(2)自制高黏度改性沥青满足透水沥青混合料对沥青的指标要求,且试件的路用性能效果良好。沥青-集料组合的黏附性良好的,其试件的水稳定性并不一定满足要求建议采用高黏沥青为透水沥青混合料的黏结料。(3)以黏附指标为基础时,基质沥青不满足要求;沥青B和沥青C,与四种集料的黏附性皆满足要求;对于沥青A,當集料碱值大于等于0.8时,沥青A与集料的黏附性可以满足要求而考虑PAC-13路用性能时,以三次冻融循环为判断标准,仅高黏沥青与玄武岩组合满足要求,即采用高黏沥青时,集料的碱值需大于等于0.7。(4)以黏附指标为基础时,当满足沥青黏度20000Pa·s的指标时,对应的沥青酸值为3.33,即对于透水沥青混合料,沥圊的酸值需要大于等于3.33而考虑PAC-13路用性能时,以三次冻融循环为判断标准,高黏沥青与玄武岩的组合满足要求,即高黏沥青的黏度需大于等于32118Pa·s,對应沥青酸值需大于等于3.8。(5)以高黏沥青-玄武岩组合为透水沥青混合料沥青-集料组合黏附性的判断标准,可得满足透水沥青混合料的沥青-集料組合的表面能指标ER_2大于等于0.455;该表面能指标对应的剥落率小于等于5%