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凝冰沥青路面浅层强度检测设备研究

作　者: 方恒亮
导　师: 赵茂才
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青路面冲击贯入空隙率冻融循环
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

凝冰对道路的破坏普遍存在于我国的南方,尤其是云贵川等高原地区,并且日趋严重,而沥青路面遭受凝冰破坏的程度是人们关心的问题。目前,缺乏一种能对凝冰沥青路面浅层强度简单便捷的检测方法。本文研制了一种既简单方便又相对精确的设备沥青路面浅层强度探测仪,对受到凝冰破坏的沥青路面浅层强度进行检测和评价。首先,依据冲击贯入原理,即落锤从一定高度自由下落,锤击贯入器将其贯入路面一定深度,并通过有限元方法对沥青路面浅层强度探测仪不同质量落锤和不同直径贯入器组合的工作过程进行了模拟,并依据模拟结果设计制作了沥青路面浅层强度探测仪。考虑到沥青路面浅层强度探测仪的工作特点以及沥青路面的材料结构特性,对沥青路面浅层强度探测仪检测沥青路面进行了离散性分析,并选择了10kg落锤和直径8mm贯入器作为检测用部件;其次,通过设计不同的空隙率来控制沥青混合料试件力学性能的变化,并对其进行冲击贯入试验、单轴压缩试验和劈裂试验,从而得到贯入器均贯入深度与沥青混合料抗压强度和劈裂抗拉强度的关系。同时,通过对受到不同冻融循环的沥青混合料试件进行冲击贯入试验,得到均贯入深度与劈裂抗拉强度的关系。最终建立沥青路面浅层强度探测仪检测的参考标准;最后,对贵州崇遵高速公路受到凝冰损伤的沥青路面芯样进行了冲击贯入试验,利用之前确定的检测参考标准,得到了芯样的抗压强度和劈裂强度,从而间接评价了崇遵高速路面受到凝冰破坏的程度。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题的研究背景  9-12
    1.1.1 凝冰损伤的普遍性和严重性  9-11
    1.1.2 沥青路面凝冰损伤研究的必要性  11-12
  1.2 研究的目的和意义  12
  1.3 国内外研究现状  12-18
    1.3.1 沥青混合料在冻融作用下性能研究  12-14
    1.3.2 无损检测设备  14-18
  1.4 本文的主要研究内容  18-19
第2章沥青路面浅层强度探测仪设计  19-35
  2.1 仪器落锤和贯入器的初步设计  19
  2.2 基于有限元的仪器部件选择  19-26
    2.2.1 ABAQUS 有限元软件应用简介  20
    2.2.2 有限元模型的建立  20-23
    2.2.3 有限元结果分析  23-26
  2.3 仪器结构设计  26-31
    2.3.1 沥青路面浅层强度探测仪简介  26-27
    2.3.2 沥青路面浅层强度探测仪几何设计  27-31
  2.4 仪器材料设计  31-33
    2.4.1 沥青路面浅层强度探测仪的整体材料选择  31-32
    2.4.2 沥青路面浅层强度探测仪的探针材料选择  32-33
  2.5 仪器操作规程  33
  2.6 本章小结  33-35
第3章沥青路面浅层强度探测仪检测参考标准研究  35-57
  3.1 沥青路面浅层强度探测仪检测沥青路面离散性分析  35-39
    3.1.1 直径8mm 贯入器的检测离散性分析  36-38
    3.1.2 直径10mm 贯入器的检测离散性分析  38-39
  3.2 原材料性能及混合料配合比设计  39-42
    3.2.1 沥青胶结料性能  39-40
    3.2.2 集料性能  40
    3.2.3 填料性能  40-41
    3.2.4 混合料配合比设计  41-42
  3.3 不同空隙率的沥青混合料抗压强度和劈裂抗拉强度变化规律  42-45
    3.3.1 试验方案确定及试件成型  42-43
    3.3.2 试验结果分析  43-45
  3.4 不同空隙率的沥青混合料冲击贯入试验  45-50
    3.4.1 试验条件确定及冲击贯入试验  45-47
    3.4.2 试验结果分析  47-49
    3.4.3 冲击贯入试验与沥青混合料抗压强度和劈裂抗拉强度对比分析  49-50
  3.5 冻融作用后沥青混合料常温劈裂抗拉强度的变化规律  50-53
    3.5.1 试验方案确定及试件成型  51-52
    3.5.2 试验结果分析  52-53
  3.6 冻融作用后沥青混合料的冲击贯入试验  53-55
    3.6.1 试验条件确定及冲击贯入试验  53
    3.6.2 试验结果分析  53-54
    3.6.3 冻融作用下冲击贯入试验与劈裂抗拉强度的对比分析  54-55
  3.7 本章小结  55-57
第4章崇遵高速凝冰沥青路面芯样强度检测  57-67
  4.1 崇遵高速公路路面结构简介  57-59
    4.1.1 崇遵高速简介  57-58
    4.1.2 崇遵高速路面结构及芯样介绍  58-59
  4.2 崇遵高速公路路面芯样的冲击贯入试验  59-61
    4.2.1 试验条件确定及冲击贯入试验  60
    4.2.2 试验结果分析  60-61
  4.3 崇遵高速公路路面芯样的强度评价  61-66
    4.3.1 芯样表面0~4cm 厚度沥青混合料抗压强度和劈裂抗拉强度评价  61-65
    4.3.2 芯样表面0~2cm 厚度沥青混合料抗压强度和劈裂抗拉强度评价  65
    4.3.3 芯样表面2~4cm 厚度沥青混合料抗压强度和劈裂抗拉强度评价  65-66
  4.4 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  72-74
致谢  74-75

凝冰沥青路面浅层强度检测设备研究

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