纳米材料广泛应用于制备改性沥青,因为他们可以改善基质沥青的高温性能,取得了良好的工程效果。然而,现有的研究主要集中在材料分析和公式的发展nanomodified沥青和尚未参与nanomodified沥青路面结构的力学响应。机械响应包含水平拉应力和垂直压应力SiO2修改后的沥青路面。无法提出匹配的路面结构组合的独特nanomodified沥青的材料特性,导致路面疾病的可能性的增加和材料浪费。因此,考虑到半刚性的基础是在中国使用最广泛的基本类型,建立了两种不同结构模型的nanomodified沥青路面根据当前的规范。路面厚度的影响、材料类型和路面设计参数对nanomodified沥青路面的力学响应进行了分析,然后采取最佳力学性能的原理和nanomodified沥青路面结构的最佳组合。
近年来,纳米技术已广泛应用于沥青改性,提高沥青的高温性能有明显的影响(
然而,现有的研究主要集中在材料分析和公式的发展nanomodified沥青和没有参与nanomodified沥青路面的结构力学
“高速公路沥青路面设计规范(JTG d50 - 2017)”在中国规定,路面结构设计采用双圆圈均匀分布垂直荷载的有效载荷的计算。加载圆半径是10.65厘米,轮胎压力为0.707 MPa。应力计算点的分布如图
计算点分布。
根据6.2.1“公路沥青路面设计规范(JTG d50 - 2017),“人行道的设计指标与不同结构如表所示
人行道的设计指标与不同的结构。
| 基本类型 | 底基层类型 | 设计指数 |
|---|---|---|
| 无机结合料稳定类 | 无机结合料稳定类 | 底层张应力无机粘结剂的稳定层,沥青混凝土层的永久变形 |
| 颗粒型 |
机械响应相应设计指数及其垂直位置。
| 设计指数 | 机械响应 | 垂直位置 |
|---|---|---|
| 底层无机结合料稳定层的拉伸应力 | 水平拉应力沿行驶方向 | 无机粘结剂稳定层的底部 |
| 沥青混凝土层的永久变形 | 垂直压应力 | 每一层沥青混凝土层的顶面 |
科学分析计算结果和减少测试,这个项目使用正交试验方法来计算和分析nanomodified沥青路面结构。
根据实际使用的干线公路在中国,两个不同的工作条件设置:工作条件(表层nanoasphalt混合物+底层的SBS改性沥青+半刚性的基础层+半刚性底基层层),和工作条件II(表层nanoasphalt混合物+底层的SBS改性沥青+半刚性的基础层+底基层层的颗粒)。通过改变不同的层的厚度和模量的影响路面结构参数对路面力学响应(见表
工作条件的正交试验设计。
| 不。 | 表层 | 底层 | 基础层 | 底基层层 | 土地基 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 厚度(cm) | 模量(MPa) | 厚度(cm) | 模量(MPa) | 厚度(cm) | 模量(MPa) | 厚度(cm) | 模量(MPa) | 模量(MPa) | |
| 1 - 1 | 3 | 7310年 | 5 | 19264年 | 30. | 9000年 | 15 | 7000年 | 50 |
| 1 - 2 | 3 | 9030年 | 7 | 19264年 | 36 | 11500年 | 18 | 8500年 | 50 |
| 1 - 3 | 3 | 10750年 | 9 | 19264年 | 40 | 14000年 | 20. | 10000年 | 50 |
| 1 - 4 | 4 | 7310年 | 5 | 19264年 | 36 | 11500年 | 20. | 10000年 | 50 |
| 1 - 5 | 4 | 9030年 | 7 | 19264年 | 40 | 14000年 | 15 | 7000年 | 50 |
| 1 - 6 | 4 | 10750年 | 9 | 19264年 | 30. | 9000年 | 18 | 8500年 | 50 |
| 1 - 7 | 5 | 9030年 | 5 | 19264年 | 30. | 14000年 | 18 | 10000年 | 50 |
| 1 - 8 | 5 | 10750年 | 7 | 19264年 | 36 | 9000年 | 20. | 7000年 | 50 |
| 1 - 9 | 5 | 7310年 | 9 | 19264年 | 40 | 11500年 | 15 | 8500年 | 50 |
| 1 - 10 | 3 | 10750年 | 5 | 19264年 | 40 | 11500年 | 18 | 7000年 | 50 |
| 1 - 11 | 3 | 7310年 | 7 | 19264年 | 30. | 14000年 | 20. | 8500年 | 50 |
| 1 - 12 | 3 | 9030年 | 9 | 19264年 | 36 | 9000年 | 15 | 10000年 | 50 |
| 1-13 | 4 | 9030年 | 5 | 19264年 | 40 | 9000年 | 20. | 8500年 | 50 |
| 1 - 14 | 4 | 10750年 | 7 | 19264年 | 30. | 11500年 | 15 | 10000年 | 50 |
| 1 - 15 | 4 | 7310年 | 9 | 19264年 | 36 | 14000年 | 18 | 7000年 | 50 |
| 1 - 16 | 5 | 10750年 | 5 | 19264年 | 36 | 14000年 | 15 | 8500年 | 50 |
| 1卷 | 5 | 7310年 | 7 | 19264年 | 40 | 9000年 | 18 | 10000年 | 50 |
| 队 | 5 | 9030年 | 9 | 19264年 | 30. | 11500年 | 20. | 7000年 | 50 |
工况二正交试验设计。
| 不。 | 表层 | 底层 | 基础层 | 底基层层 | 土地基 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 厚度(cm) | 模量(MPa) | 厚度(cm) | 模量(MPa) | 厚度(cm) | 模量(MPa) | 厚度(cm) | 模量(MPa) | 模量(MPa) | |
| 2 - 1 | 3 | 7310年 | 5 | 19264年 | 30. | 9000年 | 15 | 200年 | 50 |
| 2 - 2 | 3 | 9030年 | 7 | 19264年 | 36 | 11500年 | 18 | 320年 | 50 |
| 2 - 3 | 3 | 10750年 | 9 | 19264年 | 40 | 14000年 | 20. | 440年 | 50 |
| 2 - 4 | 4 | 7310年 | 5 | 19264年 | 36 | 11500年 | 20. | 440年 | 50 |
| 2 - 5 | 4 | 9030年 | 7 | 19264年 | 40 | 14000年 | 15 | 200年 | 50 |
| 2 - 6 | 4 | 10750年 | 9 | 19264年 | 30. | 9000年 | 18 | 320年 | 50 |
| 2 - 7日 | 5 | 9030年 | 5 | 19264年 | 30. | 14000年 | 18 | 440年 | 50 |
| 2 - 8 | 5 | 10750年 | 7 | 19264年 | 36 | 9000年 | 20. | 200年 | 50 |
| 2 - 9 | 5 | 7310年 | 9 | 19264年 | 40 | 11500年 | 15 | 320年 | 50 |
| 2 - 10 | 3 | 10750年 | 5 | 19264年 | 40 | 11500年 | 18 | 200年 | 50 |
| 2 - 11 | 3 | 7310年 | 7 | 19264年 | 30. | 14000年 | 20. | 320年 | 50 |
| 2 - | 3 | 9030年 | 9 | 19264年 | 36 | 9000年 | 15 | 440年 | 50 |
| 到13 | 4 | 9030年 | 5 | 19264年 | 40 | 9000年 | 20. | 320年 | 50 |
| 2 - 14 | 4 | 10750年 | 7 | 19264年 | 30. | 11500年 | 15 | 440年 | 50 |
| 男童 | 4 | 7310年 | 9 | 19264年 | 36 | 14000年 | 18 | 200年 | 50 |
| - 18 | 5 | 10750年 | 5 | 19264年 | 36 | 14000年 | 15 | 320年 | 50 |
| 2-17 | 5 | 7310年 | 7 | 19264年 | 40 | 9000年 | 18 | 440年 | 50 |
| 最近 | 5 | 9030年 | 9 | 19264年 | 30. | 11500年 | 20. | 200年 | 50 |
根据中国标准”为高速公路沥青路面设计规范(JTG d50 - 2017),“SiO的模量2改性沥青混凝土与标称最大粒度的13.2毫米7310 MPa, 16毫米的公称最大粒径是10750 MPa。因此,冲浪者层的模量是选为7310 MPa, 9030 MPa(平均值),和10750 MPa。
工作条件的范围直方图如图
范围图的工作条件。(a)无机粘结剂基层底部拉应力。(b)拉应力无机粘结剂的底基层。(c)沥青混凝土表层的永久变形。(d)较低的永久变形层沥青混凝土层。
由于nano-SiO2改性沥青混凝土的模量是通过实验室测试,测试中采用表层,表层的模量不被认为是在这项研究中。选择其他层的模量是按照中国标准“高速公路沥青路面设计规范。”
如图
图
趋势图的工作条件。
总之,加上经济效率,推荐的路面结构如下:表层厚度4厘米+基地+基本层厚度7厘米层厚度36厘米+底基层层厚15厘米。基地层模量的值应该是中等高,底基层的模量层,该值应尽可能高,表层的模量,应尽可能高的价值。表层的模量可以根据项目的实际情况灵活选择。条件的范围图2图所示
工况二世范围图。(一)底层无机结合料稳定层的拉伸应力。(b)沥青混凝土表层的永久变形。(c)较低的永久变形层沥青混凝土层。
如图
从图可以看出
工况二世的趋势图。
在分析数据
控制指标的影响程度。
| 工作条件 | 设计指数 | 表层的厚度 | 表层模量 | 较低的层厚度 | 基础厚度 | 基础模量 | 底基层厚度 | 底基层模量 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 我的工作状态 | 底部拉应力无机粘结剂稳定层 | 的基本水平 | ✔ | ✔ | |||||
| 底基层 | ✔ | ✔✔ | |||||||
| 沥青混合料的永久变形层 | 表层 | ✔ | |||||||
| 较低的层 | ✔ | ||||||||
|
|
|||||||||
| 工况二世 | 底部拉应力无机粘结剂稳定层 | - - - - - - | ✔ | ✔✔ | ✔ | ||||
| 沥青混凝土层的永久变形 | 表层 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | |
| 较低的层 | ✔ | ✔ | ✔ | ||||||
整合后的力学响应分析结果和经济方面,建议在两个工作条件下路面结构如表所示
推荐的路面结构。
| 工作条件 | 表层的厚度(cm) | 表层模量(MPa) | 较低的层厚度(cm) | 基础厚度(厘米) | 基础模量(MPa) | 底基层厚度(cm) | 底基层模量(MPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 我的工作状态 | 4 | 灵活的 | 7 | 36 | 介质高价值 | 15 | 高价值的 |
| 工况二世 | 4 | 灵活的 | 5 | 40 | 低价值 | 20. | 灵活的 |
通过改变不同的层厚度和模量,我们可以研究的影响nanomodified路面上沥青路面结构力学响应,然后提出建议nanomodified沥青的路面结构组合形式。
底层无机结合料稳定底基层层的拉伸应力大大影响底层的厚度层和基础模量层,其次是基本层的厚度。底层无机结合料稳定底基层层的拉应力是影响更大的基本层的模量和底基层模量层,其次是基本层的厚度。表层的厚度有显著影响沥青混凝土表层的永久变形,随着厚度的增加,永久变形先增加然后减少。表层的厚度有显著影响的永久变形底层沥青混凝土层,表层的厚度增加,永久变形均匀下降。
考虑到经济方面的推荐路面结构工作状态我如下:表层的厚度4厘米+垫层的厚度7厘米+基础层36厘米的厚度+底基层的厚度层15厘米。基地层模量的值应该是中等高,底基层层模量的值应该尽可能高,表层的模量可以根据项目的实际情况灵活选择。工况二世的推荐路面结构如下:表层的厚度4厘米+垫层的厚度5厘米+基地层40厘米的厚度+底基层的厚度层20厘米。基地层模量的值应该是低,和底基层的模量层,表层,它可以根据项目的实际情况灵活选择。
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
作者宣称没有利益冲突。
这项研究的部分赞助由山东的高速公路建设科技项目有限公司有限公司(批准号qltd -弗兰克-威廉姆斯- 0036 - 2019),作者非常感激。