沥青稳定碎石技术特性研究

论文摘要

我国高速公路沥青路面在运营期间出现了较多的反射裂缝、水损坏等病害,而沥青稳定碎石基层凭借在解决以上病害等方面的优势而受到越来越多的重视,但是该混合料在国内使用较少,因此深入研究沥青稳定碎石关键技术特性,对于优化我国道路结构、改善道路使用水平和延长道路服务年限等都具有重要意义。本文首先对沥青稳定碎石级配设计进行了研究。通过对粗集料松装、干捣和振实密度的测试,提出了新的粗集料体积指标测试用容量筒规格;基于均匀设计法系统测试了不同粒径矿料对粗集料体积性质的影响;通过车辙试验证实级配对混合料高温性能有重要影响,且粗型沥青稳定碎石混合料抗变形能力未必优于细型混合料;回归分析显示骨架接触度和粗集料干捣空隙率与混合料动稳定度间有良好相关性。汇总以上研究成果,提出了基于粗集料干捣试验的沥青稳定碎石级配设计方法。通过混合料路用性能测试,发现使用级配形状表征参数可有效区分不同混合料级配,并可与动稳定度建立良好联系;随车辙板厚度的增加,沥青稳定碎石动稳定度增大,同时变形率数据显示混合料压实厚度不宜超过最大公称粒径的2.5倍;浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验数据间具有良好的相关性,且空隙率是决定混合料水稳定性能的主要因素。基于理论分析和室内试验系统研究了混合料抗裂功能,数据显示沥青饱和度可较好预测混合料抗裂性能;轮压对沥青层断裂性能影响显著;使用终裂次数作为混合料冲击韧性试验评价指标,不仅可以有效区分不同混合料的抗裂性能,且可与APA模拟试验结果间建立良好联系。开发了新的沥青混合料离析测试仪,能有效模拟现场混合料离析状况;通过集料和沥青混合料的燃烧测试,证实燃烧法可准确测试混合料沥青含量,但是由于烧裂等原因级配测试结果误差较大;混合料离析测试结果显示级配是混合料离析倾向性的主要影响因素,且主要受到9.5mm以下颗粒的作用,沥青含量的影响作用次之,而沥青标号对其影响较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 第二章 沥青稳定碎石级配设计研究
• 2.1 沥青混合料级配理论
• 2.2 粗细集料分界标准
• 2.3 粗集料体积指标测试方法
• 2.4 粗集料体积性质
• 2.5 沥青混合料骨架结构评价方法
• 2.6 沥青稳定碎石级配设计方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 沥青稳定碎石成型方式研究
• 3.1 沥青混合料成型方式
• 3.2 不同成型方式对沥青稳定碎石适用性
• 3.2.1 马歇尔击实成型
• 3.2.2 旋转压实成型
• 3.2.3 振动成型
• 3.2.4 成型方式效果对比
• 3.3 本章小结
• 第四章 沥青稳定碎石路用性能研究
• 4.1 高温稳定性
• 4.1.1 矿料级配影响分析
• 4.1.2 沥青层厚影响分析
• 4.2 低温抗裂性
• 4.2.1 弯曲梁试验
• 4.2.2 劈裂试验
• 4.3 水稳定性
• 4.3.1 浸水马歇尔试验
• 4.3.2 冻融劈裂试验
• 4.4 本章小结
• 第五章 沥青稳定碎石抗裂功能研究
• 5.1 沥青稳定碎石抗裂机理
• 5.1.1 计算参数分析
• 5.1.2 路面应力分析
• 5.2 抗裂性能室内模拟试验研究
• 5.2.1 室内模拟试验方法研究
• 5.2.2 沥青稳定碎石抗裂性能分析
• 5.3 沥青稳定碎石冲击韧性试验研究
• 5.3.1 冲击韧性试验机理分析
• 5.3.2 沥青混合料冲击韧性测试
• 5.4 沥青稳定碎石剪切试验研究
• 5.4.1 Superpave 剪切试验
• 5.4.3 沥青混合料剪切性能分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 沥青稳定碎石离析倾向性研究
• 6.1 沥青混合料离析测试仪开发
• 6.2 燃烧法测定混合料组成成分适用性
• 6.2.1 燃烧法测试误差分析及修正
• 6.2.2 沥青混合料燃烧法测试研究
• 6.3 沥青稳定碎石离析倾向性测试
• 6.3.1 级配影响
• 6.3.2 沥青影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 沥青稳定碎石压实特性研究
• 7.1 沥青稳定碎石可压实性
• 7.1.1 油石比和级配影响
• 7.1.2 压实功影响
• 7.1.3 沥青层厚影响
• 7.1.4 压实温度影响
• 7.2 沥青稳定碎石碾压技术
• 7.2.1 沥青稳定碎石降温规律
• 7.2.2 沥青稳定碎石基层碾压温度
• 7.2.3 有效压实时间预估
• 7.2.4 压实机械压实原理
• 7.2.5 沥青稳定碎石基层施工工艺
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 主要研究结论
• 8.2 创新点
• 8.3 研究展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加的科研项目
• 致谢