基于组分作用的沥青路面层间抗剪性能探究.pdf

摘要

层间抗剪性能是指沥青路面在剪切荷载作用下维持层间联结的能力。充分的层间抗

剪性能保证了荷载在层间的有效传递，使多层沥青路面体系联结为整体进而达成理想的

使用性能和服役寿命。为从作用机理的层面建立对层间抗剪性能深刻的认识，本文应用

试验探究与有限元模拟相结合的方法，明确了层间抗剪性能的组分构成，并根据组分的

作用效果就各类因素对层间抗剪性能的影响开展了详尽讨论。

首先，本文依托直剪试验评价了粘层洒布量、上下层沥青混合料类型、上铺层压实

度和法向荷载等因素对层间抗剪性能的影响，并测定了沥青混合料的抗剪强度、层间粘

结材料的抗剪/抗拉强度。从层间界面及其构成部分两方面，对层间抗剪性能进行了讨论，

并为有限元模拟提供了材料参数。

随后，本文通过以彩色沥青为结合料，清晰地展现了层间界面上嵌挤、粘层和空隙

的形态，由形态推导了层间抗剪性能各组分的作用行为，为解释试验现象提供了参考。

通过观察层间抗剪失效模式，分析了层间抗剪性能各组分所包含的联结作用，并比较了

各组分在不同路面结构层间作用效果的差异。

最后，本文依托真实的材料参数和层间界面，建立起直剪试验有限元模型，将层间

抗剪性能各组分作为控制变量。对难以在试验中控制的粘层厚度、粘结强度、接触面积、

嵌挤形态、嵌挤强度等变量开展了讨论，并就摩擦组分存在与否进行了判定。依托模型

完成了对试验现象的解释，并对各组分的作用行为建立起更深刻的认识。

经对沥青路面层间抗剪性能的系统性研究，本文得出的主要结论为：沥青路面层间

抗剪性能是嵌挤与粘结的结合，而不含摩擦；法向荷载与层间抗剪强度间的线性正相关

关系是由沥青路面的内摩擦效应所致。嵌挤是集料/沥青胶浆嵌挤作用的集合，粘结则包

括结合料和粘层的粘聚/粘附作用，二者间存在相互促进的交互机制。受嵌挤形成方式的

影响，层间抗剪强度与上铺层抗剪强度更具关联；而微小的嵌挤形态即可显著提高层间

抗剪性能。粘层以局部连续、点状积聚的形态分布于层间，其可加强粘结并填补空隙；

但其对下承层表面纹理的覆盖也将削弱嵌挤，此即是粘层润滑作用的实质。

关键词：沥青路面，层间抗剪，组分，嵌挤，粘结，有限元

Abstract

Interfaceshearresistancereferstothecapabilityofasphaltpavementstomaintainthe

interfaceconnectionundershearloadings.Asufficientinterfaceshearresistanceensuresthe

effectivetransferofloadingsbetweenlayers,andconnectsthemulti-layerasphaltpavement

systemasawhole,therebyachievesdesiredserviceperformanceandservicelife.Inorderto

establishadeepunderstandingoftheinterfaceshearresistancefromtheperspectiveofaction

mechanism,thisstudyadoptedexperimentalinvestigationandfiniteelementmodelingto

examinethecomponentcompositionoftheinterfaceshearresistance,andtheinfluencesof

variousfactorsontheinterfaceshearresistancewerediscussedindetailaccordingtothe

effectofthecomponents.

Firstly,thispaperevaluatedtheinfluenceoffactorssuchasdosagesoftackcoat,typesof

upper/und