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重庆地区沥青路面集料级配研究

作　者: 崔通
导　师: 黄维蓉
学　校: 重庆交通大学
专　业: 材料学
关键词: 集料级配分形理论沥青路面级配设计
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

矿料质量占沥青混合料质量的95%。沥青路面的早期破坏与矿料级配有着重要的关系。重庆地区夏秋两季高温多雨，对沥青路面的高温性能和抗水损害性能要求特殊。为显著提高沥青路面的高温稳定性、抗水损害性能和耐久性，本文对沥青路面集料级配进行专门研究。本文通过查阅国内外集料级配研究成果和现状，调研重庆地区现有的典型集料加工企业，选取常用类型集料，结合重庆地区高速公路建设现状，针对重庆地区高速公路较为常用的AC-20、AC-16和SMA-13三种不同结构面层的沥青混合料进行优化配合比设计。对现有级配设计理论进行对比分析，并选取分形理论和设计方法作为本文试验研究设计方案参考方法，选取不同分维数和不同比例的粗集料进行堆积密度试验，寻找间隙率较小的粗集料级配范围；对细集料参照已有的研究成果，选择连续级配；提出若干条级配曲线进行初步试验，比较各个级配曲线中集料的相关体积指标，并优选部分曲线进行后续试验。对选择的级配曲线，利用击实成型方法制作试件，在最佳油石比的基础上对沥青混合料的体积指标、高温性能、抗水损害等性能指标进测试，并进行分析总结。研究结果表明，分形理论计算方法在沥青混合料集料级配具有良好的相关性，但需要对某些筛孔的通过率数值进行调整；分形级配中，AC-20间隙率最小点在D=2.5附近；AC-16在D=2.4处达到最大间隙率，分形级配骨架结构在分维数D=2.5和D=2.6时趋于稳定；SMA-13最小间隙率在D=2.55~2.65之间；随着分维数增加，沥青混合料的高温性能先增大后减小、抗水损害性能逐渐增加；适合重庆地区密级配沥青混合料AC-20和AC-16的级配范围为分维数D=2.40~2.55对应的区间；适合重庆地区间断级配沥青混合料SMA-13的级配范围为分维数D=2.55~2.70对应的区间。论文以提高沥青路面抗车辙性能和抗水损害性能为目的，提出适合高温多雨的重庆地区沥青路面用集料级配推荐范围。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 沥青路面集料级配概述  9
  1.2 研究背景及意义  9-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 主要研究内容和技术路线  12-14
    1.4.1 主要研究内容  12-13
    1.4.2 技术路线  13-14
  1.5 研究实施方案  14-15
第二章矿料级配设计理论与方法  15-26
  2.1 级配设计理论  15-16
    2.1.1 最大密实曲线理论  15
    2.1.2 粒子干涉理论  15-16
    2.1.3 分形理论  16
  2.2 级配理论计算方法  16-20
    2.2.1 N 法  16-17
    2.2.2 K 法  17-19
    2.2.3 I 法  19-20
  2.3 级配设计方法  20-24
    2.3.1 贝雷法  20-22
    2.3.2 Superpave 设计方法  22-24
    2.3.3 主骨料空隙填充法(CAVF 法)  24
  2.4 本章小结  24-26
第三章分形理论与矿料级配  26-37
  3.1 分形理论计算方法  26-30
  3.2 分形理论计算方法数据修正  30-36
  3.3 分形理论与传统理论的关系  36
  3.4 本章小结  36-37
第四章原材料与矿料级配设计  37-54
  4.1 原材料性能  37-41
    4.1.1 沥青  37-39
    4.1.2 粗集料  39
    4.1.3 细集料  39-40
    4.1.4 填料  40-41
  4.2 粗集料级配组成  41-50
    4.2.1 粗集料堆积密度试验方法  41-42
    4.2.2 粗集料堆积密度试验方案  42-45
    4.2.3 粗集料级配选择  45-50
  4.3 细集料级配组成  50-51
  4.4 矿料级配设计  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章集料级配与沥青混合料性能  54-73
  5.1 集料级配与沥青混合料路用性能关系  54-56
    5.1.1 密级配沥青混合料  54-55
    5.1.2 开级配沥青混合料  55
    5.1.3 间断级配沥青混合料  55-56
  5.2 不同级配的沥青混合料马歇尔试验  56-60
    5.2.1 试验方法  56-57
    5.2.2 AC-20 马歇尔试验结果  57-58
    5.2.3 AC-16 马歇尔试验结果  58-59
    5.2.4 SMA-13 马歇尔试验结果  59-60
  5.3 不同级配的沥青混合料高温稳定性试验  60-64
    5.3.1 车辙试验方法简介  60
    5.3.2 AC-20 车辙试验结果  60-61
    5.3.3 AC-16 车辙试验结果  61-62
    5.3.4 SMA-13 车辙试验结果  62-64
  5.4 不同级配的沥青混合料抗水损害性能  64-68
    5.4.1 沥青混合料水损害试验方法  64
    5.4.2 AC-20 抗水损害试验结果  64-66
    5.4.3 AC-16 抗水损害试验结果  66-67
    5.4.4 SMA-13 抗水损害试验结果  67-68
  5.5 SMA-13 路用性能试验  68-70
    5.5.1 抗滑性测试  68-69
    5.5.2 高温和水损害共同作用后高温稳定性测试  69-70
  5.6 分形级配与沥青混合料性能关系综述  70-72
  5.7 本章小结  72-73
第六章重庆地区沥青路面矿料级配设计范围  73-77
  6.1 矿料级配设计范围依据  73-74
  6.2 重庆地区沥青路面矿料级配设计推荐范围  74-75
  6.3 本章小结  75-77
第七章结论  77-79
  7.1 论文主要结论  77-78
  7.2 创新点  78
  7.3 建议和下一步工作计划  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
在学期间发表的论著及取得的科研成果  84-85
附录  85-87

重庆地区沥青路面集料级配研究

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