基于Superpave和马歇尔方法的沥青混合料优化设计研究

论文摘要

作为沥青混合料设计方法,马歇尔方法是我国现行规范规定的方法,而美国Superpave近年来受到了许多国家的关注,自其引入中国以来,经过大量的研究应用,取得了许多成果。综合对比,两种设计方法各自存在着优点与不足之处,因此,基于两种设计方法的沥青混合料优化设计的研究和应用,在今后很长时间内都具有非常积极的意义。论文研究表明,单独运用贝雷法三参数或者单独运用设计密度K值评价级配都不合理,只有综合运用贝雷法三参数和设计密度K值才能对混合料级配的粗、细类型和骨架嵌挤状况做出正确的评价。论文同时分析了各参数在级配设计中的作用,并以此为基础提出了一种利用贝雷法通过“反复试验”进行混合料级配设计的思路。通过对Superpave和马歇尔两种设计方法关于预估胶结料含量计算方法、最大理论密度确定方法、试件成型方式、最佳油石比确定方法和混合料性能检验方法的对比试验,选择更加合理的混合料优化设计方法。运用该方法设计铺筑了实体工程吴（堡）-子（洲）高速公路,取得了良好的应用效果。试验表明,Superpave的旋转压实仪（SGC）比马歇尔击实仪压实功更大,压实方式更能模拟路面实际施工情况,Superpave设计的混合料油石比虽然低于马歇尔方法,但是由于混合料更加密实,不同程度的提高了混合料的高、低温稳定性。论文提出了压实系数Y的计算公式,用于施工时对压实度进行控制,以保证路面具有良好的使用性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 沥青混合料设计方法概述
• 2.1 混合料设计方法发展历程
• 2.1.1 早期沥青混合料设计方法（1920-1940）
• 2.1.2 当代设计方法的发展（1940-1960）
• 2.1.3 现代混合料设计方法的改进
• 2.2 SUPERPAVE 设计方法
• 2.2.1 材料选择
• 2.2.2 设计集料级配选择
• 2.2.3 沥青胶结料含量选择
• 2.2.4 水敏感性评估
• 2.3 马歇尔设计方法
• 2.4 小结
• 第三章 原材料技术性质试验
• 3.1 矿料技术性质指标
• 3.2 沥青结合料技术性能指标
• 3.3 小结
• 第四章 贝雷法设计和评价混合料级配
• 4.1 贝雷法基本概念
• 4.1.1 集料的嵌挤与填充
• 4.1.2 粗、细集料的定义
• 4.1.3 粗集料设计密度
• 4.1.4 贝雷法三参数
• 4.2 密级配混合料级配的贝雷法评价
• 4.2.1 贝雷法分析、评价混合料级配的过程
• 4.2.2 贝雷法对三个AC-20 型级配的评价
• 4.3 贝雷法各参数的作用
• 4.3.1 设计密度K 值的作用
• 4.3.2 [CA]比的作用
• c]和[FA_f]的作用'>4.3.3 [FA_c]和[FA_f]的作用
• 4.3.4 不同的设计参数对沥青混合料VMA 的影响
• 4.4 运用贝雷法进行混合料级配设计的思路
• 4.5 小结
• 第五章 SUPERPAVE 和马歇尔设计方法的对比研究
• 5.1 预估胶结料含量的确定
• 5.1.1 马歇尔方法
• 5.1.2 Superpave 方法
• 5.1.3 对比结论
• 5.2 最大理论相对密度的确定
• 5.2.1 马歇尔方法
• 5.2.2 Superpave 方法
• 5.2.3 对比结论
• 5.3 成型方式
• 5.3.1 马歇尔击实仪
• 5.3.2 Superpave 旋转压实仪（SGC）
• 5.3.3 对比结论
• 5.4 最佳油石比的确定
• 5.4.1 马歇尔方法
• 5.4.2 Superpave 方法
• 5.4.3 对比结论
• 5.5 混合料性能试验
• 5.5.1 马歇尔方法
• 5.5.2 Superpave 方法
• 5.5.3 对比实验
• 5.5.4 对比结论
• 5.6 小结
• 第六章 基于SUPERPAVE 和马歇尔方法的优化设计
• 6.1 原材料选择
• 6.2 贝雷法设计和检验集料结构
• 6.3 马歇尔法确定最佳油石比
• 6.4 SGC 油石比检验
• 6.5 确定混合料最佳油石比及压实度控制系数
• 6.6 性能检验
• 6.7 小结
• 第七章 实体工程
• 7.1 工程概况
• 7.1.1 工程简介
• 7.1.2 路面设计指标及混合料类型
• 7.2 工程设计
• 7.2.1 原材料性质
• 7.2.2 配合比设计
• 7.3 施工过程
• 7.3.1 混合料拌和
• 7.3.2 混合料运输
• 7.3.3 混合料摊铺
• 7.3.4 混合料碾压
• 7.4 施工检测
• 7.4.1 级配和油石比检测
• 7.4.2 压实度检测
• 7.5 小结
• 主要结论及进一步研究的建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢