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高温多雨潮湿地区沥青混合料级配优化设计及技术性能研究

作　者: 蒋锦毅
导　师: 郝培文
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 级配优化级配均匀性动水冲刷试验汉堡车辙试验渗水试验
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国高速公路的迅猛发展,沥青路面得到了广泛应用。在高温多雨地区,越来越多的沥青路面出现了车辙和水损害等早期病害,因此开展沥青混合料高温稳定性和抗水损害能力的研究对高温多雨潮湿地区沥青路面建设具有十分重要的现实意义。根据沥青混合料不同层位的特殊功能要求,本文提出了适用于高温多雨地区沥青混合料级配优化方法,并针对我国在沥青混合料高温稳定性和水稳定性评价方面的不足,深入开展沥青混合料的高温性能和水稳定性合理评价指标与技术性能研究。本文设计开发了动水压力冲刷试验系统和新型沥青混合料渗透仪,对不同类型沥青混合料进行了动水冲刷试验、贯入剪切试验、常规车辙试验、汉堡车辙试验、常规渗水试验和新型渗透仪的渗透试验,试验结果表明：优化后的沥青混合料具有更强的抗动水冲刷能力、更好的抗剪性能、更优的高温稳定性以及更佳的防水性能。有效沥青膜厚是影响沥青混合料抗动水冲刷能力以及高温稳定性的重要因素；悬浮密实结构混合料的最大剪应力随着公称最大粒径的增大而增大；汉堡车辙试验可以很好地区分不同级配类型混合料的高温稳定性；AC型改性沥青混合料随着集料公称最大粒径的增大,混合料的高温稳定性提高幅度增加。对沥青混合料的汉堡车辙试验结果和贯入剪切试验结果进行回归分析,表明贯入剪切试验可以用来评价沥青混合料的高温稳定性；汉堡车辙试验结果和动水冲刷试验劈裂残留强度比结果之间具有良好的相关性,验证了所设计动水冲刷试验系统具有其可行性；提出了一种高温多雨潮湿地区基于动水冲刷的沥青混合料配合比设计思路。新型渗透仪与传统渗水仪测得结果之间具有很好的非线性相关性,新型渗透仪能更好地评价不同沥青混合料的渗透性能。对于AC型沥青混合料,其渗透性随最大公称粒径的增大而增加。对于给定级配,随着油石比的增加,沥青混合料的渗透性能降低。通过试验路的铺筑,证明考虑级配均匀性的ATB-30混合料设计方法可以很好地预防大粒径沥青混合料的集料离析现象；采用体积法和改进SMA设计方法优化后的沥青混合料具有良好的路用性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-22
  1.1 课题研究的背景和意义  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-20
    1.2.1 国外研究现状  14-16
    1.2.2 国内研究现状  16-20
  1.3 主要研究内容及技术路线  20-22
第二章沥青混合料级配优化设计  22-43
  2.1 SMA-13级配优化设计  22-29
    2.1.1 目前我国SMA设计方法及不足  23-24
    2.1.2 SMA配合比设计方法改进  24-28
    2.1.3 SMA配合比设计改进方法应用实例  28-29
  2.2 AC-20级配优化设计  29-35
    2.2.1 体积法级配优化设计方法  30
    2.2.2 基于体积法AC-20级配优化设计应用实例  30-35
  2.3 ATB-30级配优化  35-41
    2.3.1 沥青混合料的离析现象  35-37
    2.3.2 考虑级配均匀性的ATB设计方法  37-38
    2.3.3 考虑级配均匀性的ATB-30设计方法应用实例  38-41
  2.4 本章小结  41-43
第三章沥青混合料水稳定性评价方法及性能研究  43-66
  3.1 沥青路面水损害成因及评价方法  44-46
    3.1.1 沥青与集料粘附-剥落理论  44-45
    3.1.2 沥青混合料的水稳定性评价指标及其不足  45-46
  3.2 原材料技术性能及级配优化  46-53
    3.2.1 研究思路及内容  46
    3.2.2 试验方案  46-47
    3.2.3 原材料及配合比设计试验结果  47-53
  3.3 动水压力冲刷试验系统开发  53-57
    3.3.1 开发动水压力冲刷试验系统的目的和意义  53-54
    3.3.2 动水压力冲刷系统及工作原理  54
    3.3.3 动水压力冲刷系统试验条件  54-57
  3.4 基于动水冲刷的沥青混合料水稳定性评价新法  57-60
    3.4.1 新型评价方法的主要内容  57
    3.4.2 新型评价方法的试验步骤  57-60
  3.5 试验结果及分析  60-64
  3.6 本章小结  64-66
第四章沥青混合料抗剪性能研究  66-79
  4.1 车辙形成原理  66-67
  4.2 沥青混合料抗剪强度评价方法  67-72
    4.2.1 贯入剪切试验原理  67-70
    4.2.2 贯入试验数据处理方法  70-72
  4.3 试验结果及分析  72-77
  4.4 本章小结  77-79
第五章沥青混合料汉堡车辙试验  79-101
  5.1 沥青混合料车辙性能研究方法  79-81
  5.2 试验结果及分析  81-95
    5.2.1 常规车辙试验结果及分析  81-84
    5.2.2 汉堡车辙试验结果及分析  84-93
    5.2.3 汉堡车辙试验结果和常规车辙试验结果相关性分析  93
    5.2.4 汉堡车辙试验结果与贯入剪切试验结果相关性分析  93-94
    5.2.5 汉堡车辙试验结果与动水冲刷试验结果相关性分析  94-95
  5.3 沥青混合料高温稳定性影响因素灰色关联分析  95-98
  5.4 高温多雨潮湿地区沥青混合料配合比设计方法  98-99
  5.5 本章小结  99-101
第六章沥青混合料渗水特性研究  101-115
  6.1 沥青路面渗水仪  101-107
    6.1.1 渗透定律  101-102
    6.1.2 国内沥青路面渗水仪  102-105
    6.1.3 国外沥青路面渗水仪  105-107
  6.2 新型沥青路面渗透仪开发  107-110
    6.2.1 新型沥青路面渗透仪的开发意义  107
    6.2.2 新型沥青路面渗透仪工作原理  107-108
    6.2.3 新型沥青路面渗透仪试验步骤  108-110
    6.2.4 新型沥青路面渗透仪试验条件  110
  6.3 试验结果及分析  110-114
    6.3.1 两种渗水仪试验结果回归分析  110-111
    6.3.2 级配优化前后渗透系数对比分析  111-112
    6.3.3 沥青混合料渗透性影响因素分析  112-114
  6.4 本章小结  114-115
第七章十天高速公路汉中段试验路设计与施工  115-129
  7.1 十天高速公路汉中段工程概况  115
  7.2 原材料技术性质  115-118
  7.3 ATB-30配合比设计及施工  118-121
    7.3.1 目标配合比设计  118
    7.3.2 生产配合比设计  118-119
    7.3.3 生产配合比验证  119-120
    7.3.4 ATB-30施工及质量检验  120-121
  7.4 FAC-20配合比设计及施工  121-124
    7.4.1 目标配合比设计  121
    7.4.2 生产配合比设计  121-123
    7.4.3 生产配合比验证  123
    7.4.4 FAC-20施工及质量检验  123-124
  7.5 SMA-13配合比设计及施工  124-129
    7.5.1 目标配合比设计  124
    7.5.2 生产配合比设计  124-125
    7.5.3 生产配合比验证  125-126
    7.5.4 SMA-13施工及质量检验  126-129
结论与进一步研究建议  129-131
  研究主要结论  129-130
  研究创新点  130
  进一步研究建议  130-131
参考文献  131-135
致谢  135

高温多雨潮湿地区沥青混合料级配优化设计及技术性能研究

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