摘 要

我国近年来公路运输业发展迅速，高速公路总里程每年增长迅猛。沥青路面作为噪声低，行车舒适的路面结构被人们广泛关注。然而沥青路面的早期破坏和服役寿命低等问题严重损害了国民经济，对人民的交通生活造成不利影响。为了更好地对沥青路面进行服役行为预测和养护，本文选取了汉十高速公路作为实际考察地点，在实验室内对当地公路路面进行了全真模拟。

在实验室内通过UTM-25试验机对模拟沥青路面上、中、下三个面层的车辙和非车辙处样品进行了疲劳寿命测试试验，结果表明车辙处路面的疲劳寿命要低于非车辙处路面，并且车辙损害使得路面对压力变化更为敏感，更易产生路面破坏现象。上面层样品的疲劳寿命对应力变化较中面层样品更加敏感。在应力比不大的情况下，上面层样品的疲劳寿命要明显大于中面层的样品。

同时，通过对三种面层的样品进行四组分分析可发现，上面层沥青样品产生了严重的老化现象，四种组分中饱和分与芳香分的含量减少，胶质含量减少，沥青质的含量大大增加。行车荷载对样品沥青的老化过程影响不大。而中、下面层的沥青只产生了短期老化，存在着饱和分与芳香分向胶质的转变，两种面层的样品老化性能类似。

关键词：疲劳性能；沥青路面；沥青四组分；车辙

Abstract

In recent years, the total mileage of the motorway and the highway transportation industry have developed rapidly every year .Asphalt pavement as a low noise, driving comfort pavement structure has been widespread concerned around the world. However, the early damage of asphalt pavement and the low service life seriously affected the the national economy and people's traffic behavior. In order to carry out the service behavior prediction and the maintenance of asphalt pavement more effectively, this paper has selected HANSHI motorway as the field inspection locations , and took a simulation on the local highway pavement in the laboratory.

In the laboratory, this research use the UTM-25 testing machine to analyze the fatigue life of the rut and non-rut samples’upper,mid,buttom layers which acquired from simulated Asphalt Pavement, the results show that the fatigue life of the rut pavement is lower than non-rut pavement, and the road rutting damage makes the pavement more sensitive to the pressure change, more susceptible to have the pavement failure phenomenon. The fatigue life of the upper layer samples is more sensitive to the stress change than the middle layer samples. Under the condition of little stress ratio, the fatigue life of the upper layer samples is obviously larger than that of the middle layer samples.

At the same time, through four components analysis of the samples of the upper layer, it can be found that the upper layer asphalt samples had a serious aging phenomenon,which caused a reduce of the contents of saturates ,aromatics and resins ,and a significantly increase of asphalt content.The traffic load has little effect on the asphalt samples’ aging process. The asphalt in the middle layer and the bottom layer only produced short term aging, and there was a change of the saturates and aromatics to resins. The aging properties of the two kinds of surface samples were similar.

Key Words：Fatigue performance; asphalt pavement; asphalt four component; rutting

目 录

中文摘要…………………………………………………………………………………………I

Abtract…………………………………………………………………………………………II

目录……………………………………………………………………………………………III

第1章 绪论 1

1.1 研究意义及背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2国外研究现状 3

1.3 研究内容及研究方法 4

1.3.1 本研究的主要内容 4

1.3.2 主要研究方法 5

1.4 技术方案 6

第2章 原材料 7

2.1 集料 7

2.2 沥青 8

2.3 矿粉 8

第3章 模拟沥青路面疲劳性能研究 9

3.1 研究概述 9

3.1.1 间接拉伸回弹模量 9

3.1.2 间接拉伸疲劳 10

3.2 模拟沥青路面上面层疲劳性能研究 10

3.3 模拟沥青路面中面层疲劳性能研究 13

3.4 本章小结 15

第4章 模拟沥青路面微观分析 16

4.1 沥青微观分析研究概述 16

4.2 模拟沥青路面上面层四组分分析 17

4.3 模拟沥青路面中面层四组分分析 18

4.4 模拟沥青路面下面层四组分分析 18

4.5 本章小结 19

第5章 总结 20

参考文献 ……………………………………………………………………………………21

致谢……………………………………………………………………………………………23

第1章 绪论

1.1 研究意义及背景

近年来，我国国民经济发展迅速，社会对交通运输的需求大幅增加。公路运输作为重要的交通运输方式，在近些年得到了飞速的发展。同时随着车辆整体数量的增加和车辆载重量的提高，如何建设具有较长寿命和高承载性能的公路路面是我们面临的问题。

沥青路面是一种无接缝连续路面，具有行车舒适平稳、整体强度高、维修方便、易于施工等特点。在我国，这种路面被广泛应用在高速公路的建设上。但由于沥青路面具有较突出的早期破坏问题，导致其实际使用寿命远小于设计寿命。国内许多高等级公路的沥青面层在实际通车一到两年后就产生了各种破坏现象，加上气候环境和交通荷载的影响，这些破坏现象极易转变成网裂、坑洞等严重破坏形式给我国国民经济和人民生活造成极大影响^[1]。这些严重的路面破坏问题引起了政府、各类学者及工程人员的广泛关注。

为了解决路面早期破坏问题从而延长路面使用寿命，对沥青路面服役行为的模拟预测研究显得尤为重要。准确地模拟路面服役行为对预测其性能的衰减规律以及制定沥青路面养护方案具有重要的指导意义。本研究主要以湖北省汉十高速公路为主要研究对象，湖北省汉十高速公路是国家规划建设的西部开发八条公路干线中银川至武汉公路的重要路段，是湖北省“大三角”高速公路主骨架中的重要组成部分，是国家批准的重点建设项目。汉十高速公路全长508.68km，由孝感至襄阳段、襄阳至十堰段、十堰至漫川关段组成，其中孝感至襄阳段全长243.516km，是湖北省首条绿色环保高速公路，襄阳至十堰段全长158.218 km，十漫高速公路全长106.945公里，是湖北省第一条山岭重丘区高速公路。本研究针对湖北省内真实的气候条件，对汉十典型高速公路进行现场路面性能进行全寿命室内模拟研究来研究其性能衰减规律以及判断路面的合理养护时间，通过测试模拟芯样的间接拉伸回弹模量和间接拉伸强度来研究沥青混合料性能的变化，通过抽提回收沥青性能表征沥青老化程度来评价完整的湖北汉十高速沥青路面相应的老化情况。