【博士】骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料級配設(shè)計(jì)及路用性能研究【2007】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2007年　　論文圍繞著級配設(shè)計(jì)這個核心，對骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料進(jìn)行了全面的研究。從目前看，基于性能考慮及采用體積設(shè)計(jì)法已成為混合料級配設(shè)計(jì)的主流趨勢，因此，論文對于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料的級配設(shè)計(jì)的研究思路是：　?、倩谛阅芸紤]，即以級配形式(骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)形成狀況)對瀝青混合料的路用性能的影響為出發(fā)點(diǎn)，來指導(dǎo)其混合料的級配設(shè)計(jì)；②以體積設(shè)計(jì)法進(jìn)行骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料的設(shè)計(jì)，即先對混合料的粗骨架進(jìn)行設(shè)計(jì)，再進(jìn)行混合料的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)?！　≌撐难芯渴墙⒋罅渴覂?nèi)試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的，其研究路線從試驗(yàn)設(shè)計(jì)角度看可分為全面設(shè)計(jì)和正交設(shè)計(jì)，從試驗(yàn)類別看可分為基礎(chǔ)性能試驗(yàn)、高溫及水穩(wěn)性能試驗(yàn)。　　通過這些試驗(yàn)，論文對骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料得出了以下基本結(jié)論：　　1．基于全面設(shè)計(jì)的APA試驗(yàn)，得出車轍深度與空隙率大致呈指數(shù)關(guān)系?！　?．級配對混合料的高溫穩(wěn)定性至關(guān)重要．關(guān)鍵篩孔中2．36mm一檔含量與混合料的高溫穩(wěn)定性密切相關(guān)，總體上可認(rèn)為混合料級配的高溫穩(wěn)定性隨著2．36mm一檔的增加而降低。而粗集料含量與高溫穩(wěn)定性的關(guān)系則較復(fù)雜，不能簡單地認(rèn)為粗集料含量越多，其高溫穩(wěn)定性就越好。粗集料含量多有利也有弊，利是其能提供較好的骨架結(jié)構(gòu)，弊是其受撐開度影響大從而變異性大。其關(guān)鍵都在混合料是否形成了良好的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)；　　3．是否形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)對混合料的高溫穩(wěn)定性有顯著影響，當(dāng)混合料級配類型由細(xì)變粗時(shí)，這種影響越加明顯；　　4．現(xiàn)行的SMA骨架形成判斷標(biāo)準(zhǔn)因未充分考慮填充料對骨料的干涉作用而顯得不夠完善?；诖耍撐奶岢隽斯羌苊軐?shí)度與骨架撐開度的兩個新的參數(shù)，并應(yīng)用于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料的研究中，提出了對骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)采用雙標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)的概念；　　5．在高溫穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)方面：①試驗(yàn)中的永久變形與車轍試驗(yàn)中絕對變形之間可轉(zhuǎn)化，但當(dāng)級配類型較粗時(shí)，這種轉(zhuǎn)化關(guān)系不明顯。②車轍試驗(yàn)中相對變形與動穩(wěn)定度相比：用相對變形或動穩(wěn)定度來評價(jià)混合料的高溫穩(wěn)定性都是可以的，但就兩者與空隙率相關(guān)性角度來說，動穩(wěn)定度指標(biāo)比相對變形更好些：　　6．水穩(wěn)性研究方面：試件在2S℃下的劈裂強(qiáng)度值可作為評價(jià)其高溫穩(wěn)定性的一個輔助參數(shù)；正交分析與灰熵分析均表明：對于劈裂強(qiáng)度的影響來說，粗集料部分的級配組成比細(xì)集料部分的級配組成更加重要；　　7．試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析方法對比方面：①APA試驗(yàn)方法中試件成型應(yīng)采用何種控制模式值得作進(jìn)一步地探討研究；②全面設(shè)計(jì)較正交設(shè)計(jì)的結(jié)果可信度更大，但試驗(yàn)量大，研究范圍受限；⑨灰熵分析不能考慮因子間交互作用的影響，且受考察參數(shù)的變化范圍影響。因此，當(dāng)所考察的因子間是相互獨(dú)立或交互作用較小時(shí)，兩種分析方法所得結(jié)論有一致性，否則應(yīng)以正交分析結(jié)果為準(zhǔn)；　　最后，基于以上研究成果，同時(shí)借鑒吸收國內(nèi)外已有的研究成果，論文提出了一種新的級配設(shè)計(jì)方法。該方法的基本思路為：以貝雷法球形模型假設(shè)理論及粒子干涉理論為基礎(chǔ)，借鑒Superpave級配設(shè)計(jì)方法中設(shè)立禁區(qū)、及SAC級配設(shè)計(jì)中聯(lián)立方程組的思想來確定級配，以論文提出的雙標(biāo)準(zhǔn)方法對混合料骨架結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行檢驗(yàn)，由此設(shè)計(jì)出的瀝青混合料將具有較好骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，從而具有良好綜合路用性能?！　?

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