沥青混合料离析及其对路面结构均匀性的影响

论文摘要

路面早期损坏的一个重要原因是路面结构的不均匀性,而造成路面结构不均匀性的主要原因是沥青混合料的离析(以下简称:离析)。减少和消除离析,对提高路面工程质量,改善路面结构均匀性和耐久性,延长路面使用寿命,降低工程寿命周期内的维护成本等,都有着重要的理论意义和工程价值。本文以室内模型试验和试验检测为主要手段,在离析影响因素识别分析、离析机理分析、离析对路面结构均匀性的影响分析以及离析控制措施等方面开展了全面的研究工作,主要研究工作和创新成果包括:(1)首次将管理学和运筹学等方面的理论和方法运用于影响离析的关键因素识别。研究表明:在路面施工过程的复杂系统中,影响离析的关键因素包括拌制过程中的集料质量变异大和集料装载与计量控制不准确,施工过程中摊铺机操作人员的技艺水平不高和摊铺碾压设备的优选组合不当,以及温度离析中的碾压温度偏低与碾压时间不合理等。(2)从颗粒在不同施工阶段的物理力学特性研究着手,分析了颗粒在不同阶段的受力和运动状况,进一步深入分析了离析的机理。研究表明:在路面施工中沥青混合料的装卸、水平运输和传送、螺旋布料等阶段,粗骨料颗粒受到的水平惯性力、离心力及自身重力大,产生的动能大,而细骨料受到的水平惯性力、离心力及自身重力小,产生的动能小,导致粗骨料颗粒容易产生离析。(3)通过室内试验,研究了混合料级配离析对路面性能的影响。提出了以现行规范为基础、与马歇尔试验指标相关的离析控制指标。通过马歇尔实验,分别分析了级配离析的油石比变化、集料离析、矿粉离析对各项马歇尔指标的影响。研究表明:饱和度对级配离析的变化最为敏感,其次是空隙率,由此表明离析是路面结构水破坏的根源。(4)通过室内试验,研究了温度离析对路面结构均匀性的影响。通过温度对混合料马歇尔试验各项技术指标的影响关系,提出了结合规范规定的温度离析控制指标。研究表明,成型温度越高,越容易满足规范各项指标的要求;成型温度过低,就难以满足规范要求。因此,在温度离析控制方面,提出了在控制温差的同时,须设定最低控制温度的依据和指标。(5)开发了一种评价集料离析的试验装置,通过室内模型模拟试验,对级配离析进行室内模拟。提出了以级配离析测量装置的前后料仓混合料级配累计通过率之差为级配离析的评价指标,定义为“可离析度”。研究表明,“可离析度”是一个能很好表征混合料级配离析程度的指标,也是在混合料摊铺前能很好检验和表征混合料级配离析可能性程度的指标。(6)针对识别的影响离析的主要因素,分析探讨了离析的防控措施。研究表明:采取控制集料最大粒径、合理选择油石比、严格碎石加工和料场管理、控制集料计量、使用混合料转运车和活底运输车等技术措施,可以有效控制离析的产生。同时,采用动态优化管理办法,针对关键因素制定防控措施,离析问题能够得到有效地控制。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 第二章 沥青混合料离析的影响因素识别分析
• 2.1 引言
• 2.2 离析影响因素识别分析的方法
• 2.3 主要影响因素识别
• 2.4 本章小结
• 第三章 沥青混合料的强度特征及离析的机理分析
• 3.1 引言
• 3.2 沥青混合料的基本力学特征
• 3.3 沥青混合料的强度理论和强度特征
• 3.4 级配离析的机理及其对路面结构均匀性的影响
• 3.5 温度离析的机理及其对路面结构均匀性的影响
• 3.6 沥青混合料温度离析和级配离析的关系
• 3.7 本章小结
• 第四章 沥青混合料级配离析及其对路面结构均匀性的影响
• 4.1 前言
• 4.2 试验方案
• 4.3 试验原材料
• 4.4 试验混合料的配合比设计
• 4.5 级配离析的混合料马歇尔试验及其结果
• 4.6 级配离析对路面结构均匀性的影响及控制指标
• 4.7 本章小结
• 第五章 温度离析及其对路面结构均匀性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 温度离析的混合料马歇尔实验及其结果
• 5.3 温度离析对路面结构均匀性的影响及控制指标
• 5.4 本章小结
• 第六章 沥青混合料级配离析的测量与评价
• 6.1 引言
• 6.2 级配离析的测量
• 6.3 级配离析的评价方法和评价指标
• 6.4 本章小结
• 第七章 沥青混合料离析的预控措施及管理办法
• 7.1 引言
• 7.2 拌制过程中级配离析的预控
• 7.3 施工过程中级配离析的预控
• 7.4 温度离析的预控
• 7.5 减少或消除离析的管理办法
• 7.6 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢