SAMPAVE应力吸收层混合料沥青用量预估模型研究

论文摘要

为防止或延缓旧水泥路面加铺沥青面层、新建路面半刚性基层或刚性基层因后期产生温缩、干缩裂缝而引发的路面早期反射裂缝问题,课题组研发了SAMPAVE应力吸收层。该功能层采用特种改性沥青和特定矿料级配制成,沥青含量高达9%,形成富沥青砂粒式沥青混合料。SAMPAVE应力吸收层混合料设计方法有别于其它类型混合料,采用常用的马歇尔法和Superpave法进行混合料设计都存在一定的缺陷,因此,对于SAMPAVE应力吸收层混合料设计方法的研究须摆脱传统思维,另辟蹊径,合理确定沥青用量对其大面积推广应用具有重要的意义。论文对比了分形理论、比表面积因子法、表面积指数法、隔离膜方法等四种比表面积理论计算方法的特点,建立了基于分形理论的SAMPAVE应力吸收层混合料比表面积计算模型。并对比了三种实测比表面积的方法（氮吸附法、粒度分析法、勃氏透气法）,发现氮吸附法测试矿料比表面积较为合适,且分形理论模型计算值与实测值较为相近。然后分析了沥青膜厚对混合料性能的影响,综合应力吸收层混合料各项性能指标,确定应力吸收层混合料的合理三维膜厚为12-13μm。通过确定矿质混合料总比表面积,考虑最佳沥青膜厚时有效沥青含量及矿料所吸收的沥青量,得出SAMPAVE应力吸收层混合料沥青用量预估值。采用本文模型对青兰高速和武黄高速铺筑应力吸收层路段工程资料的验算,发现预估模型具有较好的可靠性和适用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混合料微观结构国内外研究现状
• 1.2.2 沥青预估方法国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 技术路线
• 第二章 比表面积确定方法研究
• 2.1 概述
• 2.2 分形理论研究
• 2.2.1 集料的分形
• 2.2.2 级配的分形
• 2.2.3 体积分形与空隙率计算
• 2.2.4 表面积分形与比表面积计算
• 2.2.5 分形模型建立Dv与Ds的关系
• 2.2.6 比表面积的分形模型
• 2.3 集料比表面积因子方法
• 2.4 集料表面积指数方法
• 2.5 隔离膜方法
• 2.5.1 隔离膜模型假设
• 2.5.2 隔离膜方程
• 2.5.3 算例
• 2.6 几种计算方法计算比表面积实例
• 2.6.1 分形模型计算比表面积
• 2.6.2 比表面积因子方法计算过程
• 2.6.3 表面积指数方法计算过程
• 2.7 比表面积实测方法
• 2.7.1 氮吸附法（BET法）
• 2.7.2 激光粒度分析仪Mastersizer 2000
• 2.7.3 勃氏透气法（Blaine Method）
• 2.7.4 实测试验结果分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 沥青膜厚理论及实测方法研究
• 3.1 沥青膜厚概述
• 3.2 沥青膜厚的两种假设
• 3.2.1 平表面假设
• 3.2.2 壳体假设
• 3.2.3 两种假设的误差
• 3.3 沥青膜厚实测方法概述
• 3.3.1 显微镜分析
• 3.3.2 反射光显微镜分析
• 3.3.3 扫描电子显微镜
• 3.4 使用ESEM实测膜厚及结果分析
• 3.4.1 试验条件
• 3.4.2 试验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 沥青膜厚对应力吸收层混合料性能的影响
• 4.1 原材料
• 4.2 沥青膜厚对混合料高温性能的影响
• 4.3 沥青膜厚对混合料低温抗裂性的影响
• 4.4 沥青膜厚对混合料水稳定性的影响
• 4.4.1 浸水马歇尔试验
• 4.4.2 冻融劈裂试验
• 4.5 本章小结
• 第五章 沥青用量预估模型
• 5.1 应力吸收层沥青用量预估模型
• 5.1.1 沥青用量预估流程
• 5.1.2 集料比表面积预估模型
• 5.1.3 集料吸收沥青系数预估
• 5.1.4 沥青膜厚度预估模型
• 5.2 实例
• 5.2.1 实例一
• 5.2.2 实例二
• 第六章 主要结论及进一步研究的问题
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 进一步研究的建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢