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沥青路面高温温度场数值分析和实验研究

沥青路面高温温度场数值分析和实验研究
沥青路面高温温度场数值分析和实验研究

湖南大学

硕士学位论文

沥青路面高温温度场数值分析和实验研究

姓名:贾璐

申请学位级别:硕士

专业:道路与铁道工程

指导教师:黄立葵;赵明华

20050101

论沥青路面的强度和稳定性

论沥青路面的强度和稳定性 道路的面层是道路的一个重要组成部分,它直接影响公路的行车速度、运输成本、行车安全与舒适程度。沥青路面由于使用了粘结力较强的沥青材料,使矿料之间的粘结力大大加强,从而提高了矿料的强度和稳定性,使路面使用质量大为提高,延长了路面使用寿命。如何保证沥青路面具备必要的强度和稳定性一直是道路建设设计与施工中需要不断研讨的重要课题。 一、关于沥青路面的强度 通常运用库仑理论来分析,即强度形成主要看两个基本参数——材料的内摩阻力和粘结力是否满足要求。要提高它的强度,就要设法提高材料的这两个参数,并从这两个方面采取措施。尺寸大、表面粗、多棱角、颗粒均匀的矿料比尺寸小、表面光滑、颗粒不均的矿料有较高的摩阻力。沥青的含量过多,沥青对矿料的涂覆层过厚,摩阻力就会减少。在沥青砼材料中掺加一定数量的矿粉,可以提高其粘结力。当沥青路面材料含有水份时,由于水份的表面活性很高,吸附在矿料表面,使沥青与矿粉分离,会造成粘结力降低。因此,选择合理的骨料尺寸,严格控制油石比,尽量保证粒料干燥是提高强度的有效措施。根据我们的施工经验,沥青面层宜不少于两层铺设,下层采用骨料尺寸相对大一些,石粉少一些,油石比相对偏低的配比;上层则采用骨料尺寸、石粉用量适中,油石比相对偏高的配比。 二、关于沥青路面的稳定性 1、沥青路面的高温稳定性沥青路面的重要特点之一是其强度和抵抗变形的能力随着温度的升高而显著降低,能相差几倍甚至几十倍。在夏季高温时,在阳光下沥青表面的最高温度可达60摄氏度至70摄氏度,这就造成沥青面层材料在高温下的抗压强度和抗弯强度不足。汽车在启动和制动,特别是在紧急制动时,如在停车场、停车站、交叉口和车辆经常换挡和变速的路段上,就会出现堆积和以车辙、拥包为特征的路面剪切变形,此时,泛油现象也经常出现。这种病害产生原因的共同之处就是:沥青稠度偏低,用量过多,油石比过大,矿料用量不足。在气温较高和交通繁重的条件下,凡细粒式沥青砼应选用稠度较高的沥青,不宜选用稠度较低的沥青。 为提高沥青混合料的高温稳定性,主要采取三方面的措施:一是提高材料的摩阻力,具体措施是在混合料中增加粗骨料的含量,保持良好的级配以形成稳定而密实的骨架结构;选用纹理粗糙和棱角多的骨料,也能提高内摩阻力。二是适当提高沥青稠度。三是提高沥青与矿粉的粘结力,如在沥青混合料中加入较高活性的石灰石矿料。另外适当控制沥青用量等也能取得较好的效果。如果已出现泛油、油包时处理方法为:根据泛油严重程度撒铺不同粒径和数量的矿料,贯彻先粗后细、少撒、勤撤、撒匀的原则。对油包则采用加热器烫软或趁气温较高时铲除过高部分,撒少量的石屑或粗砂烫平,如油包过多则应全部铲除重铺面层。 2、沥青路面的低温抗裂稳定性

电磁场数值分析作业

注:考生属哪种类别请划“√” (博士、在校硕士、工程硕士、师资硕士、同等学力、研究生班) 辽宁工程技术大学 研究生考试试卷 考试科目:电磁场数值分析 考生班级:电控研 考生姓名: 学号: 考试分数: 注意事项 1、考前研究生将上述项目填写清楚 2、字迹要清楚,保持卷面清洁 3、试题、试卷一齐交监考老师 4、教师将试题、试卷、成绩单,一起送研究生学院; 专业课报所在院、系

直流无刷电机的内部电磁分析 1提出问题 在电磁学里,电磁场是一种由带电物体产生的一种物理场。处于电磁场的带电物体会感受到电磁场的作用力。电磁场与带电物体之间的相互作用可以用麦克斯韦方程和洛伦兹力定律来描述。电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。 电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒介,具有能量和动量,是物质存在的一种形式,电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程确定。 ANSYS软件提供了图形用户界面与命令流两种方式来分析电机电磁场问题。在电机电磁场计算中,命令流方式和图形用户界面方式相比,具有以下优点:通用性好,对于同系列、同型号的电机电磁场计算只要对电机的尺寸参数进行修改即可,而采用ANSYS的图形用户界面方式进行电机电磁场计算,每次计算都要重新输入图形,没有通用性; 通过合理应用ANSYS的APDL语言编写一个两重循环程序就可实现转子自动旋转和自动施加励磁电流的功能,与ANSYS的图形用户界面方式相比,减少了人机交互的次数,缩短了计算时间。 电机的电磁分析,常用的软件是Maxwell,他是一个功能强大、灵活的,融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。广泛用于核工业、石油化工、航空航天、国防军工、机械制造、土木工程等一般工业及科学研究领域的设计分析。 本次作业中,将对直流无刷电机的内部电磁进行分析,采用Maxwell3D来建模,并进行磁场分析。 2直流无刷电机 直流无刷电机被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义,直流无刷电机不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器,在使用中直流无刷电机相比有刷电机有许多

沥青高温稳定性

第八章沥青路面的高温稳定性 § 8.1 概述 沥青路面直接受车辆荷载和大气因素的影响,同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大,因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务,必须要求沥青路面具有一定的稳定性和耐久性。其中稳定性包括高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。由于沥青路面的强度与刚度(模量)随温度升高而显著下降,为了保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下,不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害,沥青路面应具有良好的高温稳定性。表8-1和表8-2为强度、刚度与温度间关系两例: 不足的问题,一般出现在高温、低加荷速率以及抗剪切能力不足时,也即沥青路面的劲度较低情况下。其常见的损坏形式主要有: 1)推移、拥包、搓板等类损坏主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的,它大量发生在表处、贯入、路拌等次高级沥青路面的交叉口和变坡路段。 2)车辙。对于渠化交通的沥青混凝土路面来说,高温稳定性主要表现为车辙。随着交通量不断增长以及车辆行驶的渠化,沥青路面在行车荷载的反复作用下,会由于永久变形的累积而导致路表面出现车辙,车辙致使路表过量的变形,影响了路面的平整度;轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了面层及路面结构的整体强度,从而易于诱发其它病害;雨天路表排水不畅,降低了路面的抗滑能力,甚至会由于车辙积水而导致车辆飘滑,影响了高速行车的安全;车辆在超车或更换车道时方向失控,影响了车辆操纵的稳定性。可见由于车辙的产生,严重影响了路面的使用寿命和服务质量。 3)泛油是由于交通荷载作用使混合料集料不断挤紧、空隙率减小,最终将沥青挤压到道路表面的现象。如果沥青含量太高或者空隙率太小这种情况会加剧。沥青移向道路表面令路面光滑,溜光的路面在潮湿气候时抗滑能力很差。沥青路面在高温时最容易发生泛油,因此限制沥青的软化点和它在60℃时的粘度可减少泛油情况的发生。 总之,车辙问题是沥青路面高温稳定性良好与否的集中体现,《公路沥青路面设计规》(JTJ014-97)规定“对于高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作配合比设计时,应进行车辙试验,以检验沥青混凝土的高温稳定性。”因此,本章将对沥青路面的车辙作详细地阐述。 § 8.2 沥青路面车辙形成与标准 § 8.2.1 车辙形成机理 车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下产生竖直方向永久变形的累积。这种变形主要发

雨季及冬季沥青路面施工防范措施[详细]

雨季及冬季沥青路面施工防范措施 一、工程概况: 本工程为明水至哈密段高速公路,施工总长度40.2公里,路面为7厘米、5厘米、4厘米厚沥青混凝土,.由于碎石厂所在位置的原因,本工程的沥青混凝土拌合站设在标段k138公里位置,对于标段路线来讲不尽合理,增加了混合料的运输和保温难度 .

二、雨水对混合料的影响 1、雨水时混合料生产的影响 在雨季,集料的开采、加工、运输、堆放等环节均会受到雨水不同程度的侵人,加上某些环节防雨水措施不当,提高了集料的含水率,矿料在进人烘干筒加热的同时需要蒸发掉大量的额外水分,增加了废气体积,影响着矿料的加热温度,而加热温度在烘干筒里主要取决于加热时间的长短,时间的长短决定着燃油投人成本和生产效率.而且很明显,在同一规格拌和系统下,集料的含水率是影响现场生产率的最大因素. 2、雨水对沥青成品混合料的危害 雨水对沥青和粗细集料之间的粘附性有着非常大的影响.当雨水进人时,将会破坏沥青和细集料之间的粘合性,并且最终决定着沥青混合料的质量,另一方面,沥青只有在一定的温度范围之内才能够压成密实的状态,当温度超出这一范围,沥青混合料就不能够被压实,会出现较大空隙,雨水就容易进人这些空隙,而水反过来又会对沥青造成降温的作用,出现汽化现象,这样就会在沥青和粗细集料之间形成一层蒸汽隔膜,对沥青的粘附性造成非常大的影响,当沥青路面有较大压力时,就会凹陷下去,影响沥青路面的平整度,而且,雨水会导致沥青路面的温度急剧降低,当局部温度大大的低于正常的温度范围时,粘合

力将会产生大幅度的下滑,即使通过了碾压的作业,也很难使沥青结成板体,这样的沥青在大荷载的重压之下,就容易现成碎裂.如果沥青商品混凝土的空隙率比较小时,雨水就将会彻底封存在沥青面层下,无法自由蒸发出去,就会导致沥青面层出现推移现象. 从雨水对沥青商品混凝土路面的危害分析可知,在雨季对沥青商品混凝土路面施工作业时,应该采取相应的措施,从整体上提高路面质量. 三、雨季沥青商品混凝土路面施工控制措施 1、料场控制措施 抓好原材料的防雨水保质工作是沥青路面雨季施工控制措施的源头工作. (1)集料的堆放 本项目沥青混凝土拌和系统所在位置地势平坦,遇到雨水时稳定性极差,在集料堆放前,场地硬化以混凝土为主,料场周围设置排水沟,避免雨天场地泥泞,将泥土混合在集料中,从而保证了集料的清洁;各种规格的集料在采用砂袋墙分档隔离堆放的 前提下,防止细集料遭受雨淋和变潮湿,一旦要下雨,采用蓬布及时覆盖,以降低集料含水率;避开在雨天备料,雨天过后的几天内

电磁场数值计算方法的发展及应用

电磁场数值计算方法地发展及应用 专业:电气工程 姓名:毛煜杰 学号: 一、电磁场数值计算方法产生和发展地必然性 麦克斯韦尔通过对以往科学家们对电磁现象研究地总结,认为原来地研究工作缺乏严格地数学形式,并认为应把电流地规律与电场和磁场地规律统一起来.为此,他引入了位移电流和涡旋场地概念,于年提出了电磁场普遍规律地数学描述—电磁场基本方程组,即麦克斯韦尔方程组.它定量地刻画了电磁场地转化和电磁波地传播规律.麦克斯韦尔地理论奠定了经典地电磁场理论,揭示了电、磁和光地统一性.资料个人收集整理,勿做商业用途 但是,在电磁场计算地方法中,诸如直接求解场地基本方程—拉普拉斯方程和泊松方程地方法、镜象法、复变函数法以及其它种种解析方法,其应用甚为局限,基本上不能用于求解边界情况复杂地、三维空间地实际问题.至于图解法又欠准确.因此,这些电磁场地计算方法在较复杂地电磁系统地设计计算中,实际上长期未能得到有效地采用.于是,人们开始采用磁路地计算方法,在相当长地时期内它可以说是唯一实用地方法.它地依据是磁系统中磁通绝大部分是沿着以铁磁材料为主体地“路径”—磁路“流通”.这种计算方法与电路地解法极其相似,易于掌握和理解,并得以沿用至今.然而,众所周知,对于磁通是无绝缘体可言地,所以磁路实际上是一种分布参数性质地“路”.为了将磁路逼近实际情况,当磁系统结构复杂、铁磁材料饱和时,其计算十分复杂.资料个人收集整理,勿做商业用途 现代工业地飞速发展使得电器产品地结构越来越复杂,特殊使用场合越来趁多.电机和变压器地单机容量越来越大,现代超导电机和磁流体发电机必须用场地观点和方法去解决设计问题.由于现代物理学地发展,许多高精度地电磁铁、波导管和谐振腔应用到有关设备中,它们不仅要赋与带电粒子能量,并且要有特殊地型场去控制带电粒子地轨迹.这些都对电磁系统地设计和制造提出了新地要求,传统地分析计算方法越来越感到不足,这就促使人们发展经典地电磁场理论,促使人们用场地观点、数值计算地方法进行定量研究.资料个人收集整理,勿做商业用途 电子计算机地出现为数值计算方法地迅速发展创造了必不可少地条件.即使采用“路”地方法来计算,由于计算速度地加快和新地算法地应用,不仅使得计算精度得到了很大地提高,而且使得工程设计人员能从繁重地计算工作中解脱出来.从“场”地计算方面来看,由于很多求解偏微分方程地数值方法,诸如有限差分法、有限元法、积分方程法等等地运用,使得大量工程电磁场问题有可能利用数值计算地方法获得符合工程精度要求地解答,它使电磁系纯地设计计算地面貌焕然一新.电磁场地各种数值计算方法正是在计算机地发展、计算数学地前进和工程实际问题不断地提出地情况下取得一系列进展地.资料个人收集整理,勿做商业用途 二、电磁场数值计算方法地发展历史 电磁场数值计算已发展了许多方法,主要可分为积分法(积分方程法、边界积分法和边界元法)、微分法(有限差分法、有限元法和网络图论法等)及微分积分法地混合法.资料个人收集整理,勿做商业用途 年,利用向量位,采用有限差分法离散,求解了二维非线性磁场问题.随后和用该程序设计了同步加速器磁铁,并把它发展成为软件包.此后,采用有限差分法计算线性和非线性二维场地程序如雨后春笋般地在美国和西欧出现.有限差分法不仅能求解均匀线性媒质中地位场,还能解决非线性媒质中地场;它不仅能求解恒定场和似稳场,还能求解时变场.在边值问题地数位方法中,此法是相当简便地.在计算机存储容量许可地情况下,采取较精细地网格,使离散化模型较精确地逼近真实问题,可以获得足够精度地数值解.但是, 当场城几何特

水泥基材料在高温下稳定性分析

水泥基材料在高温下稳定性分析 1前言 硅酸盐水泥、高铝水泥和硫铝酸盐水泥是工程应用中的三大系列水泥。硅酸盐水泥因原材料分布广,生产及实用技术最为成熟,而被世界范围广泛应用。高铝水泥以耐高温的特点多被应用于工业窑炉等高温环境下,但因其强度在长期使用过程中会出现衰减等现象,一般不被用于建筑结构工程中。硫铝酸盐水泥是我国拥有自主知识产权的第3系列水泥品种,主要以早强、低碱度等特点而应用于抢修工程和GRC制品中。3种水泥因矿物组成差异较大,导致由此制作的水泥基材料在宏观性能方面表现出不同的特点,已成为水泥工作者的一个重要研究课题。长期来,对水泥基材料常温下的性能和高温下强度方面的研究较多,对其在高温下受热膨胀方面的研究甚少,本文旨在研究用这3种水泥配制的水泥基材料热膨胀性能随温度变化的规律,分析其各自温度变化的敏感性,及其水化产物随温度的变化规律,为3种水泥在各种高温(或局部高温)工程中的应用提供理论依据。 滚焊机https://www.doczj.com/doc/2012503010.html, 2实验 21原材料 普通硅酸盐水泥(P.O425R)(OrdinaryPortlandCement):河北省冀东水泥集团有限责任公司生产。熔融高铝水泥(CalciumAluminateCement):河南郑州登峰熔料有限责任公司生产。硫铝酸盐水泥(SulphoaluminateCement):河北唐山六九水泥有限公司生产。 3种水泥的矿物组成分别是:普通硅酸盐水泥以C3S,C2S,C3A和C4AF 为主;高铝水泥以CA,CA2和C2AS为主;硫铝酸盐水泥以C4A3S,C2S和C6AF2为主。 22实验方法、测试仪器 本实验选用的普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝水泥,3种水泥与水按质量比=028的相同水灰比拌合,并用专用成型模具(专利号ZL2006200002934)振动成型为7mm47mm尺寸试件,48h后脱模,标准养护至28d,真空(01MPa)干燥至恒重,测其热膨胀性能。试件热膨胀率测定是采用德国耐驰公司NETZSCHD/L402EP型示差热膨胀系数测定仪,分辨率为10nm、005,测试准确

汽车轮胎二维稳态温度场的数值分析(1)

2002年MSC.Software中国用户论文集 汽车轮胎二维稳态温度场的数值分析 李杰魏建华赵旗 (吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室) 摘要: 通过对滚动轮胎进行合理假设,在MSC.Patran系统中建立了国产9.00-2012PR尼龙斜交轮胎二维稳态温度场有限元分析模型,用MSC.Nastran热分析求解器计算了轮胎的温度场分布,计算结果反映了轮胎的温度分布。通过拟合得到最高温升与车速的基本线性关系,该公式可以用来简单预测轮胎不同车速稳态的最高稳升,对轮胎结构设计与使用有一定的指导意义。 关键词:轮胎斜交轮胎有限元温度场 MSC.Patran 1 前言 对轮胎生热及其温度场的研究有试验法和数值计算法[1-3]。试验法是通过试验直接测量轮胎温度场的分布,这种方法有一定的局限性。随着有限元技术和计算机技术的发展,越来越多的研究者采用数值计算法获得轮胎温度场的分布,以便在设计之初就能优化轮胎结构和进行配方设计,提高轮胎的使用寿命。 本文应用MSC.Patran系统对汽车轮胎二维稳态温度场进行数值分析,通过计算得到轮胎达到生热与散热平衡时的温度场,以便为轮胎寿命预测提供依据。 2 汽车轮胎二维稳态温度场的有限元建模 *高等学校博士学科点专项科研基金及高等学校骨干教师资助计划资助项目

2.1 汽车轮胎二维稳态温度场的基本假设 汽车轮胎温度场分析是一个非常复杂的课题,为了简化计算,对轮胎温度场模型提出如下假设: (1)轮胎形状是轴对称,不计花纹的影响。 (2)轮胎滚动过程中,其周向方向不存在温度梯度,任一微元体从地面所吸收的功,被均匀分配到整个圆周上,即周向无温 度梯度假设。 (3)轮胎在定载和定压状态下工作,由橡胶组成,且材料为各向同性。 (4)轮胎在连续行驶一段时间后,达到热平衡状态,可看作稳态热传导问题。 (5)忽略接触摩擦生热和辐射换热。 根据上述假设,可将汽车轮胎温度场分析问题简化为通过对称轴的一个子午线平面来计算模拟轮胎内部温度分布的二维平面问题。 2.2 MSC.Nastran的热分析功能 MSC.Patran系统中链接的求解器MSC.Nastran具有较强的传热分析能力,提供了一维、二维、三维、轴对称等传热分析单元,可求解各种形式的传热问题:传导、对流和辐射,可以进行稳态或瞬态传热分析,线性和非线性传热分析。它提供的材料热属性有:导热率,比热,密度,热容等,对于线性稳态热分析,用到只是导热率。

浅谈大气温度对沥青路面的影响

浅谈大气温度对沥青路面的影响 摘要:沥青路面的破坏是多种因素造成的,主要为大气温度和水的破坏。研究表明,用于铺筑沥青路面的沥青混合料是一种感温性材料,温度的变化会导致其性能有较大的差异。具体表现为:不同温度条件下路面会产生不同的损坏形式,如低温开裂、高温车辙、拥包等,其疲劳寿命也受温度影响。本文就此问题,浅谈一下大气温度对沥青路面的影响。 关键词:大气温度沥青路面温度场 气温是引起路面裂缝的一个重要原因。根据观测资料可知,由于路面对太阳辐射热的吸收作用,沥青路面的最高温度可比气温高出23℃,阳光、温度、空气等大气因素可以引起沥青路面的老化,使沥青丧失黏塑性。路面变得脆硬、干涩、暗淡而无光泽,抗磨性能降低,在行车荷载作用下相继出现松散、裂缝以至大片龟裂。日照愈强烈、气温愈高、空气愈是干燥和流通,则路面老化速度愈快。 气温昼夜温差大,会使路面长期经受反复的膨胀和收缩,使物质内部的组织结构发生变化。随着气温的降低,沥青的黏滞度增高,强度增大,变形能力降低,此时易出现脆性破坏。气温下降,特别是急骤降温时,沥青层受基层的约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度应力,若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度时路面便会开裂。在高温条件或荷载作用下,沥青路面会产生变形,其中不能恢复的部分形成车辙病害。如果得不到及时、恰当的维修,路面车辙病害将加剧路况的恶化,直接威胁行车安全,也会大大缩短沥青路面使用寿命。 如果路面的基层为半刚性基层,由于其自身刚度大,抗变形能力较差,在温度骤然下降时会产生收缩变形,而其下卧层(土基或底基层)与该层之间的摩阻作用抑制了其收缩,从而在该层内部产生拉应力,当此应力超过其抗拉强度时基层就会产生裂缝。半刚性基层开裂以后,在沥青面层与半刚性基层间的裂缝处会形成一个“薄弱点”,该点在荷载应力与温度应力的共同作用下会使沥青面层底面产生应力集中。如果沥青面层较薄,则会引起开裂,随之在行车和大气因素的反复作用下,裂缝逐渐向上扩展。直至沥青层表面。这种裂缝称为反射裂缝,它一般为横向裂缝。 年温差太大容易引起沥青路面裂缝。因冬季气温下降引起沥青路面或基层收缩而产生的裂缝,其路面裂缝的原理与上述相同,一般为与道路垂直的横缝。基层干缩或冻缩产生裂缝以横缝居多。另外,沥青混合料碾压温度太高或速度太快也会产生横向裂缝。 对于已出现的裂缝,应采取以下措施:对较小的纵缝和横缝,一般用灌注热

沥青路面温度场的分布规律

2006年8月 第23卷第8期公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopment Aug.2006 Vol.23No.8文章编号:1002-0268(2006)08-0018-04 收稿日期:2005-05-10 基金项目:国家杰出青年基金资助项目(50325825) 作者简介:秦健(1979-),男,河北张家口人,硕士,研究方向为路面结构和材料.(qj_1979@yahoo.com.cn) 路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用,这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。沥青材料是一种典型的温度敏感性材料。温度对沥青路面的承载能力和使用性能都有显著影响。沥青路面的各种常见损坏,也直接或间接的与路面温度的分布状况有关。因此,准确预测沥青路面温度场的分布特性和变化规律,具有重要的理论和现实意义。1国内外研究现状 国内外对于沥青路面温度场的的分布规律进行 了大量的研究。1957年,Barber[1]首先使用半无限体半表面介质温度周期变化时的热传导方程的解来确定路面最高温度。上世纪90年代,以确定沥青路面在其使用年限内可能经受的极端温度条件为目的,美国和加拿大的SHRP[2,3]、C-SHRP[4]、LTPP[5]等研究计划相继提出了路面最高和最低温度的预估模型。我国的严作人[6]于上世纪80年代建立了周期热力作用下层状路面温度场的预估方法。吴赣昌[7,8]则于上世纪90年代采用解析理论建立了半刚性基层沥青路面二维非线性不稳定温度场的计算理论。 沥青路面温度场的分布规律 秦健1,孙立军2 (1.上海市政工程设计研究总院,上海200092;2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海200092)摘要:路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用,这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。深入地研究了环境因素对路面温度场的影响机制和路面温度场的分布规律后发现,气温和太阳辐射强度是影响沥青路面温度场的主要因素,二者对沥青路面温度场的影响具有累积性和滞后性的特点。通过对我国多个地区路面温度实测数据和气象资料进行回归分析,建立了以气温、太阳辐射强度和路面深度为主要输入参数的沥青路面温度场预估模型。关键词:沥青路面;温度场;分布规律;预估模型中图分类号:U416.217 文献标识码:A StudyonAsphaltPavementTemperatureFieldDistributionPattern QINJian1,SUNLi-jun2 (1.ShanghaiMunicipalEngineeringDesignGeneralInstitute,Shanghai200092,China; 2.KeyLaboratoryofRoadandTrafficEngineeringoftheMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Thermalenvironmentalconditions,towhichasphaltpavementsarecontinuouslyexposed,determinethecomplicateddistributionpatternofpavementtemperaturefield.Theinfluencemechanismofenvironmentalconditionsontemperaturefieldinasphaltpavementandthedistributionpatternofpavementtemperaturefieldareanalyzed.Itissuggestedthatairtem-per-a-tureandsolarradiationareprincipalfactorsaffectingthepavementtemperature,whicharecharacteristicsofhysteresisandaccumulation.Throughregressionanalysisbetweenthemeasuredpavementtemperaturedataandmeteorologicaldatainseveralregions,amodeltopredictpavementtemperaturefieldisdeveloped.Themaininputsofthepredictionmodelareairtempera-ture,solarradiationintensityanddepth. Keywords:asphaltpavement;temperaturefield;distributionpattern;predictionmodel

沥青路面高温稳定性影响因素分析

沥青路面高温稳定性影响因素分析 关键词高温稳定性高温车辙破坏沥青组分沥青混凝土组成设计 摘要本文从材料、结构等方面简要地介绍了沥青路面高温稳定性的影响因素,仅供大家参考。 沥青路面至问世以来以其优越的路面使用功能一直受到人们的青睐。但由于沥青路面材料与结构比较复杂,特别是沥青由于其成分为多种物质的混合物我们一直以来主要用它的物理性质来表征它,因此时至今日如何铺筑更好的沥青路面还是我们道路工作者研究的方向。 沥青路面破坏形式主要有高温车辙破坏、水损害(包括坑槽、松散等)、低温裂缝破坏、疲劳破坏等。但水损害和低温裂缝破坏主要是局部破坏,而疲劳破坏又取决于基层是否具有足够强度或沥青路面使用后期才产生疲劳破坏,只有沥青路面的高温稳定性造成的破坏是大面积的。沥青路面一旦出现高温稳定性破坏,在渠化交通的作用下将会出现较长段落乃至全线路的车辙和推移拥包以及路面构造深度消失抗滑性能迅速下降等破坏,严重影响交通安全和行驶的舒适性。因此,高温稳定性一直是沥青路面设计的重要指标,也是设计中的难点。 现在我们就沥青路面的高温稳定性影响因素做以简要的分析仅供各位同行参考。 一、材料因素 1、沥青 作为沥青路面的粘结剂,沥青品质的好坏是至关重要的。我国由

于石油工业发展较晚,最早铺筑的沥青路面是使用木焦油沥青,因此现在我们对沥青路面的俗称柏油马路还是木字旁。由于木焦油沥青含有较多的芳香烃高温稳定性极差,也就造成了早期的沥青路面人踩上去会留下鞋跟印。 (1)沥青组分影响 沥青是多种碳水化合物的混合物,是无定形物质,所以它没有明确的融点,随着测试温度的升高,沥青逐渐软化。我们只能人为规定在一特定实验条件下沥青达到规定的软硬程度时的条件温度为沥青的软化点,软化点是评价沥青高温性能的一个重要指标。沥青的主要成分为沥青质、树脂、芳香烃、饱和烃四大类,我们分别用x、y、z、w表示。研究表明,沥青的软化点是由沥青的组分决定,软化点可用下式表示,其误差的标准差为3℃。 T R&B=1.19x-6.71×10-1y-6.82×10-1z-8.38×10-2w+83.6 由此可见,沥青质含量对软化点的高低影响最大,随着低分子向高分子的转变,软化点也随之提高。沥青是粘弹性体,我们通常希望它在夏天硬一点软化点高一点,冬天软一点脆点低一点,但事实是软化点高的沥青,脆点也很高。因此,结合沥青的抗冻性指标我们在选择沥青时要兼顾其高低温性能。 (2)蜡的影响 从上个世纪60年代大庆油田开发以来,许多石蜡基原油生产的渣油、沥青的含蜡量高达10%以上,有的甚至达20%。尽管我们采取了很多措施如石蜡基原油炼制的渣油采取丙烷脱蜡工艺等,含蜡量

沥青路面检测指标与温度修正

沥青路面检测指标与温度修正 【摘要】如今沥青路面因其成本低廉和施工方便被广泛用于告诉公路和各种道路,较改革开发以来,已经取得了很大的发展。在沥青道路建成之后,其后一系列的养护工作也不可忽略。对于保养路面,首先要对有缺陷和损伤的部分进行修补,那么沥青路面的检测技术就必不可少。本文将根据路面成分来介绍不同的检测技术。 【关键词】沥青路面;检测;温度修正 1.前言 沥青路面由于在设计施工时可能存在一定的缺陷,所以在通车几年后加上受所在路段的环境或者路况影响,可能会产生各种不同的路面损伤。降低路面功能质量和行驶质量。所以为了保证路面的正常使用,给车辆提供安全的行驶环境,定时对沥青路面做检测是非常必要的。沥青路面检测是养护工作的一项基本且重要的内容,它包括路面弯沉检测、路面平整度检测、抗滑性能检测还有路面损坏状况检测四大检测标准。 2.沥青混凝土路面工程质量的检测的项目都有什么呢? 2.1、路基:压实度(检查方法:灌水法、灌砂法或环刀法;检查频率:每1000平方取每压实层抽查3点);道路弯沉(检查方法:弯沉仪检测;检查频率:每车道、每20m测1点); 2.2、基层:原材料质量检测(检查方法:查检验报告、复验;检查频率:按不同材料进场批次,每批检查一次);压实度(检查方法:灌水法、灌砂法;检查频率:每1000平方取每压实层抽查3点);基层、底基层试件作7d无侧限抗压强度,(检查方法:现场取样试验;检查频率:每2000平方抽检1组(6块));道路弯沉(检查方法:弯沉仪检测;检查频率:每车道、每20m测1点); 2. 3、沥青面层:原材料质量检测(沥青:检查方法:查出厂合格证、检验报告并进场复验;检查频率:按同一厂家、同一品种、同一标号、同一批号进场的沥青(石油沥青每100t为一批,改性沥青每50t为一批)每批次抽检一次;沥

沥青路面规范

朔环高速公路沥青面层施工技术要求 朔环高速公路建设管理处 2011年9月

沥青面层施工技术要求 沥青面层是位于高速公路路面基层上最重要的路面结构层,它直接承受轮载和大气自然因素的作用,必须具有平整,坚实,耐久及抗车辙,抗裂,抗滑,抗雨水下渗等方面的综合性能。因此各施工单位一定要按照施工程序和施工工艺要求认真实施,监理单位严格监管,确保沥青面层施工质量。 (一)铺筑试验段 沥青各面层施工前均需先做试铺段,每个面层施工单位,通过合格的沥青砼组成设计,拟定试铺方案。试铺段宜选在直线上,长度不少于150米。 试铺路段施工分试拌和试铺两个阶段,需要决定的内容包括: 1、确定适宜的各种施工机械,按生产能力决定机械数量与组合方式。 2、验证沥青混合料的配合比设计和沥青混合料的技术性质,得出正式生产用的矿料配合比和沥青用量。 3、确定拌和机的上料速度、拌和数量、拌和时间和拌和温度等。 4、决定摊铺机摊铺混合料的摊铺温度,摊铺速度,初步振动密实的方法和自动找平方式等。 5、压路机具的选择、组合、压实顺序、碾压温度、碾压速度及压实遍数。 6、施工缝的处理方法。 7、各层沥青面层的松铺系数。

8、全面检查使用原材料及施工质量是否符合要求。 9、确定施工组织和管理体系、质保体系、检测设备、通讯及统一指挥方式。 面层试铺严格按施工规范规定操作,在全过程中监理进行旁站。各层试铺必须力争一次成功,否则应予铲除,成功后施工单位立即做出试铺段总结报告,由总监确认后上报建管处,即可作为正式开工的依据。 (二)沥青砼的拌和 1、严格控制沥青和集料的加热强度及沥青混合料的出场温度。集料温度比沥青温度高10℃-30℃。沥青砼和改性沥青施工温度控制见下表。施工中监理旁站每天做好施工记录,必须随时抽测各工序的沥青温度,有出入及时纠正。 注:○1沥青和改性沥青混合料出场温度超过190℃废弃(改性沥青195℃),不得使用。○2表面温度也应经过试铺段调整。 2、定期对拌和楼得计量和温度进行校核,没有材料用量和温度

沥青路面温度状况试验研究

万方数据

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沥青路面温度状况试验研究 作者:周晋辉, ZHOU Jinhui 作者单位:湖南湘潭公路桥梁建设有限责任公司,湖南,湘潭,410011 刊名: 中南公路工程 英文刊名:JOURNAL OF CENTRAL SOUTH HIGHWAY ENGINEERING 年,卷(期):2005,30(2) 被引用次数:5次 参考文献(10条) 1.鲁正兰温度对沥青混合料空隙率的影响[期刊论文]-中南公路工程 2004(01) 2.Canadian Strategic Highway Research Program (C-SHRP),Superpave VS.The Canadian Winter:Low Temperature Performance at C-SHRP Test Roads,2002,C-SHRP Technical Brief # 19 3.Huber G A;etal Weather Database for the Superpave Mix Design System 1994 4.吴赣昌半刚性路面温度应力分析 1995 5.严作人层状路面体系的温度场分析 1984(03) 6.景天然;严作人水泥路面温度状况的研究 1980(03) 7.Berg R L Energy Balance on a Paved Surface.Technical Report Number 26,sub-Project 42., 1974, US Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory 8.Straub A L;H N Schenck Jr;F E Przybycien Bituminous Pavement Temperature Related to Climate 1968 9.娄奕红预应力混凝土路面的温度应力分析方法[期刊论文]-中南公路工程 2004(04) 10.Barber E S Calculation of Maximum Pavement Temperature from Weather Reports 1957 引证文献(6条) 1.开前正.刘干斌.张军军.杨锋纳米材料改性沥青热反射性能试验研究[期刊论文]-工程与建设 2011(2) 2.喻文兵.李双洋.冯文杰.易鑫道路融雪除冰技术现状与发展趋势分析[期刊论文]-冰川冻土 2011(4) 3.付凯敏.徐立红.陈京钰不同沥青路面结构温度场研究[期刊论文]-公路工程 2009(2) 4.侯金成纤维沥青混凝土粘弹性能研究[学位论文]硕士 2007 5.吴晟.吴兑.邓雪娇.谭浩波南岭山地高速公路路面温度变化特征分析[期刊论文]-气象科技 2006(6) 6.于良溟排水性沥青路面防水粘结层研究[学位论文]硕士 2006 本文链接:https://www.doczj.com/doc/2012503010.html,/Periodical_znglgc200502055.aspx

沥青路面低温温度场的经验预估模型

第41卷第4期2015年4月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.41No.4Apr.2015 沥青路面低温温度场的经验预估模型 甘新立1,纪小平1,曹海利2,王延海2 (1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,西安 710064;2.徐州市交通规划设计研究院,江苏徐州 221002)摘 要:为建立更为准确的沥青路面低温温度场预估模型,通过对3种典型沥青路面结构的温度数据进行长期采集,获得了沥青路面的低温温度数据,并引入日最低气温二日太阳辐射量二平均风速和平均湿度参数,建立了沥青路面低温温度场的经验预估模型,并与SHRP 模型二C-SHRP 模型以及LTPP 模型的预估结果进行了对比分析.结果表明:沥青路面的温度变化规律与气温相似,但存在一定的滞后性,且深度越深滞后性越明显;路面最低温度出现在路表,且其值高于最低气温;所建立的沥青路面低温温度场经验预估模型相对于SHRP 模型二C-SHRP 模型以及LTPP 模型具有更好的预估效果. 关键词:沥青路面;低温温度场;预估模型中图分类号:U 416.2 文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2015)04-0584-06 doi :10.11936/bjutxb2014100058Empirical Prediction Model of Low-temperature Field of Asphalt Pavement GAN Xin-li 1,JI Xiao-ping 1,CAO Hai-li 2,WANG Yan-hai 2 (1.Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education,Chang'an University,Xi'an 710064,China;2.Traffic Planning,Design and Research Institute of Xuzhou,Xuzhou 221002,Jiangsu,China)Abstract :To establish a more accurate temperature field model for low temperature of asphalt pavement,the temperature data of three kinds of typical asphalt pavement structure were collected for a long time,and low temperature data of asphalt pavement were obtained.Daily minimum temperature,daily solar radiation,average wind speed and average humidity were introduced,and an experience forecast model of low temperature field of asphalt pavement was established,and it was compared with the SHRP model,the C-SHRP model and the LTPP model.The results show that the temperature change rule is similar to the temperature,which has a certain hysteresis,and the deeper the depth of pavement is,the more obvious the hysteresis is.The lowest temperature appears in the road surface,and its value is higher than that of the lowest air temperature.The established forecast model has a better prediction effect,as compared to the SHRP model,the C-SHRP model and the LTPP model.Key words :asphalt pavement;low-temperature field;forecast model 收稿日期:2014-10-23 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51408044);中国博士后科学基金资助项目(2013M532004) 作者简介:甘新立(1988 ),男,博士研究生,主要从事道路工程方面的研究,E-mail:ganxinli2007@https://www.doczj.com/doc/2012503010.html, 沥青混合料是一种黏弹性材料,其性能受温度影响巨大,而沥青面层的低温缩裂也成为我国沥青 路面的主要病害形式之一[1-2].在低温季节,由于温 度降低会使路面产生温度应力,温度应力累积到一定程度即会导致路面的低温开裂,严重影响了路面的使用性能[3-4].对沥青路面的低温温度场进行有

沥青混凝土的高温稳定性分析_郭慧萍

沥青混凝土的高温稳定性分析 郭慧萍 摘 要:分析了由沥青混凝土的高温稳定性不良引起的病害,介绍了车辙的概念、成因及特征,并对如何提高沥青混凝土的高温稳定性,预防车辙现象发生,提出了合理化建议,以延长沥青混凝土道路的使用寿命。 关键词:粘度,稳定性,剩余空隙率 中图分类号:T U535文献标识码:A 沥青混凝土是一种典型的流变性材料,它的强度随着温度的升高而降低。沥青路面的稳定性要求可以概括为:高温稳定性(或称热稳定性)、低温稳定性、抗疲劳稳定性以及水稳定性。 1 沥青混凝土的高温稳定性不良引起的病害 沥青混凝土路面在夏季高温时,在重交通的重复作用下,由于交通的渠化,在轮迹带逐渐形成变形下凹,两侧鼓起所谓的 车辙 ,这是现代高等级沥青路面最常见的病害。车辙的出现,是行车荷载多次重复作用下路面塑性变形(包括压密和剪切变形)逐步积累的结果,即便路面具有足够的刚度,每一次行车荷载作用下产生的塑性变形量极小,但多次重复作用后累计而达到的量是相当可观的,特别在高温和轮压大时,沥青层蠕变而积累的塑性变形量是比较大的。虽然路面并未出现很大的凹陷和隆起变形,但轮迹处(特别在渠化交通的情况下)出现相对其两侧来说较大的变形(10mm~20mm以内),从而在纵向形成车辙。所以,沥青混凝土面层在行车荷载作用下产生的蠕变是车辙的主要原因。 1.1 病害破坏分析 沥青路面的重要特点之一是其力学强度和变形性能受应力状况和温度变化的影响很大。具体的讲,是其强度和抵抗变形的能力都随温度的升高而显著降低,其抗压强度和抗弯刚度都可因温度变化而相差几倍到几十倍,故当沥青面层在高温下的抗压强度和刚度不足时,就会在停车场、交叉口和车辆经常换挡变速的路段上出现推移、车辙和壅包等病害。从我国沥青路面的破坏现象分析,车辙问题尤为突出。在一般情况下,我国沥青路面的车辙有三种类型:流动性车辙、结构性车辙以及由于施工不良造成的非正常车辙。在我国,由于基层基本上是半刚性基层,车辙基本上都属于第一种类型即流动性车辙。 1.2 病害成因分析 沥青混凝土的侧向流动变形,也称失稳性车辙。在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限,使流动变形不断累积形成车辙。一方面是车轮作用部位下凹,另一方面由于车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起,在弯道处还明显向外推挤,车道线及停车线因此可能成为变形的曲线。无疑说明,发生这部分车辙的原因主要取决于沥青混合料的流动特征。这种车辙一般都有两侧隆起现象,对主要行驶双轮车的路段,车辙断面呈W形,对主要行驶宽幅单轮车的路段,车辙呈非对称形状。它尤其容易发生在上坡路段、交叉口附近,即车速慢、轮胎接地产生横向应力大的地方。 1.3 病害特征分析 1)车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和配合比有极大关系;2)车辙形成的部分原因是由于雨水渗透浸蚀了基层表面的粉料,使其软化进而形成车辙;3)沥青面层在行车荷载作用下产生的蠕变是车辙的主要原因,半刚性基层的变形很小或基本没有压缩变形,从我国现有高等级公路的情况来看,车辆大部分行驶行车道上,交通渠化明显,车辙主要出现在行车道上,超车道还没有明显车辙。 2 如何提高沥青混合料高温稳定性 提高沥青混合料的高温稳定性是防治车辙最有效的途径。沥青混合料是一种粘弹塑性材料,对密级配沥青混凝土来说,尤其是较高路面温度条件下,可将它看成是一种单纯的热流变形材料,完全适用于沥青的流变学原理。此时弹性因素相对较弱,粘性因素起主导作用。矿料级配和沥青粘度及粉胶比是影响沥青混合料抗车辙能力的因素。 2.1 采用新型多碎石沥青混凝土SAC 尽管车辙容易发生,但是合理设计路面结构层次及矿料配合比,采取正确的施工方法,合理进行养护,都是预防车辙产生的有效手段。如:在半刚性基层上的沥青路面,既有抗裂问题,又有抗车辙问题,因此进行沥青混合料配合比设计时,应兼顾这两者的矛盾,综合考虑。集料级配细对抗裂有利,但不利于抗车辙;集料级配偏粗,对抗裂不利,但对抗车辙有利。因此,建议面层采用连续级配的中粒式或粗粒式沥青混凝土以承担疲劳、耐久、防渗任务,采用折断型级配沥青混凝土作为防滑耐磨层,这样就可满足抗车辙、抗裂、防水、抗滑、耐磨等要求。过去 型沥青混凝土的优点是透水性小和耐久性好,细颗粒含量多,具有较小的空隙率。缺点是表面构造深度达不到要求。 型沥青混凝土的优点是具有较好的表面构造深度,能达到规定的要求,而且抗变形能力较强。缺点是空隙率较大,透水性和耐水性差。多碎石沥青混凝土结合了 型和 型的优点,同时避免了两者的缺点。这种结构自1988年铺筑试验段以来,已得到成功应用,尤其在河北省境内高速公路应用较为广泛,在设计上,用SA C取代AC值得借鉴。 2.2 提高沥青高温粘度 对密级配沥青混凝土来说,提高沥青高温粘度是防治车辙最有效的措施。提高沥青高温粘度有两条途径:1)选用高粘度的沥青,如日本的重交通道路沥青AC-100、英国的重交通道路沥青HD-40;2)在沥青中掺加各种类型的改性剂。我国几种用稠油炼制的交通道路沥青均有较高的高温粘度,克拉玛依稠油沥青、欢喜岭稠油沥青的60 粘度均比国外进口的一些同标号沥青粘度大,故而有较好的高温稳定性。选择质量好的原油,采用合理的工艺则对抗车辙能力和抗裂性能都将产生很好的效果。如丙烷脱沥青降低含蜡量,半氧化沥青提高温度稳定性等。因此,选择原油资源,合理利用稠油资源,做到分采、分输、分炼的工艺,生产

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