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基于西部特点的沥青混合料设计研究

作　者: 丛卓红
导　师: 张登良；郑南翔
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青路面温度场区划针入度-性能分级体系沥青胶浆级配范围级配走向设计方法粉胶比
分类号: U414
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着全球气候的变暖、交通量的增加、交通轴载的增大,我国沥青路面由于结构设计、材料设计、施工等方面的原因,沥青路面早期损坏严重。我国西部地区气候、交通、材料等状况与东部地区有较大差异,开展基于西部地区沥青混合料的设计研究,提高我国沥青路面的使用寿命,具有非常重要的意义。本文的主要研究内容及方法:1.从西部地区沥青路面的温度场入手,根据西部地区的气象资料,确定沥青路面温度场的区划;2.根据沥青路面的温度场,选择合理的沥青品种及标号;3.以沥青混合料的细分散系.沥青胶浆研究为基础,采用自创的试验仪器和方法对胶浆的性能规律进行研究;4.通过骨架密实性验证方法,确定骨架密实性集料级配,根据对沥青混合料禁区的研究,确定混合料级配曲线的合理走向;5.对不同成型方法沥青混合料的路用性能进行研究,推荐适合我国的沥青混合料成型方法;6.对不同粉胶比沥青混合料的路用性能进行研究,提出了密级配沥青混合料、聚酯纤维沥青混合料、SMA沥青混合料的合理粉胶比(粉油比)范围,补充了规范中的不足。本文通过系统研究得出如下结论:1.提出了符合我国西部实际情况的高路面温度和低路面温度的确定方法,修正了SHRP方法的不足;2.提出用等指标临界温度值区分同一PG等级沥青方法和针入度-性能分级(PPG)体系,弥补了SHRP标准难以区分我国西部常用沥青优劣的缺陷;3.根据沥青路面的温度场,推荐了合理的沥青品种及标号;采用自创的锥入度试验和低温弯曲试验的方法对基质、改性、马蹄脂、纤维沥青胶浆的性能规律进行了系统的研究;4.通过骨架密实性验证方法和沥青混合料禁区的研究,推荐了骨架密实型沥青混合料集料的级配范围和级配走向;5.通过对不同成型方法沥青混合料的路用性能进行研究,推荐适合我国西部地区的沥青混合料成型方法;6.对不同粉胶比沥青混合料的路用性能进行研究,提出了密级配、聚酯纤维、SMA沥青混合料的合理粉胶比(粉油比)范围,弥补了规范中的不足。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-25
  1.1 本课题研究的背景和意义  12-16
    1.1.1 全国公路现状  12-14
    1.1.2 我国西部地区气候、交通状况介绍  14-16
    1.1.3 基于西部部分地区沥青混合料设计研究的重要意义  16
  1.2 国内外研究概况  16-23
    1.2.1 沥青路面温度场研究现状  17-18
    1.2.2 沥青结合料的气候适应性研究现状  18-19
    1.2.3 沥青胶浆的性能研究现状  19-20
    1.2.4 沥青混合料设计研究现状  20-23
  1.3 主要研究内容  23-25
第二章西部部分省区沥青路面温度场研究  25-47
  2.1 沥青路面温度区划方法  25-29
    2.1.1 SHRP PG分区的方法  25-28
    2.1.2 我国沥青路面施工技术规范规定的气候分区方法  28-29
  2.2 沥青路面温度场的基本热物理参数  29-33
  2.3 沥青路面温度区划存在的问题  33-39
    2.3.1 我国气候与美国气候对比  34-36
    2.3.2 我国西部地区气候与中东部地区气候对比  36-39
  2.4 西部部分省区的沥青路面气候分区研究  39-46
    2.4.1 西安地区  39-43
    2.4.2 六盘山地区  43-46
  2.5 本章小结  46-47
第三章西部常用沥青结合料的气候适应性研究  47-71
  3.1 基质沥青结合料的规范指标研究  47-50
  3.2 SBS改性沥青结合料的规范指标研究  50-54
  3.3 基质沥青与改性沥青规范指标对比  54-55
  3.4 基质沥青结合料的 SHRP指标研究  55-65
    3.4.1 Superpave沥青结合料选择方法简介  55-58
    3.4.2 沥青结合料的动力剪切流变试验  58-60
    3.4.3 沥青结合料的弯曲梁流变试验  60-63
    3.4.4 沥青结合料的疲劳性能  63-64
    3.4.5 沥青结合料的 PG分级  64-65
  3.5 对于 SHRP之 PG分级存在问题的研究  65-69
    3.5.1 高温区分方法  65-66
    3.5.2 低温区分方法  66-67
    3.5.3 针入度-性能分级体系  67-69
  3.6 本章小结  69-71
第四章沥青胶浆的性能研究  71-103
  4.1 沥青胶浆性能的试验方法研究  71-78
    4.1.1 沥青胶浆高温性能的试验方法研究  71-74
    4.1.2 沥青胶浆低温性能的试验方法研究  74-78
  4.2 基质沥青胶浆的性能试验研究  78-87
    4.2.1 同源沥青胶浆高温性能研究  78-81
    4.2.2 同一标号不同油源沥青胶浆高温性能研究  81-82
    4.2.3 同源沥青胶浆低温性能研究  82-85
    4.2.4 同一标号不同油源沥青胶浆低温性能研究  85-87
  4.3 纤维沥青胶浆的性能试验研究  87-95
    4.3.1 纤维技术指标介绍  87-91
    4.3.2 纤维沥青胶浆高温性能研究  91-92
    4.3.3 纤维沥青胶浆低温性能研究  92-95
  4.4 玛蹄脂沥青胶浆的性能试验研究  95-97
    4.4.1 改性沥青玛蹄脂高温性能研究  95-96
    4.4.2 改性沥青玛蹄脂低温性能研究  96-97
  4.5 沥青胶浆作用机理研究  97-102
    4.5.1 沥青胶浆组成材料间的相互作用及其影响因素分析  97-98
    4.5.2 沥青胶浆材料的分析理论  98-99
    4.5.3 沥青胶浆的作用机理分析  99-102
  4.6 本章小结  102-103
第五章沥青混合料设计研究  103-144
  5.1 沥青混合料设计存在问题及研究内容研究  103-105
    5.1.1 我国沥青混合料设计方法的现状  103-105
    5.1.2 我国沥青混合料设计存在的主要问题  105
    5.1.3 本章主要研究内容  105
  5.2 骨架密实型沥青混合料集料级配设计研究  105-111
    5.2.1 粗集料单因素骨架密实性试验研究  106-108
    5.2.2 不同 CA值对级配骨架的影响研究  108-109
    5.2.3 4.75mm通过率对级配的影响研究  109-110
    5.2.4 混合料性能研究  110-111
  5.3 沥青混合料级配确定研究  111-123
    5.3.1 试验方案  113-114
    5.3.2 禁区不同位置沥青混合料最佳沥青用量确定  114-116
    5.3.3 禁区不同位置沥青混合料路用性能研究  116-120
    5.3.4 沥青混合料合理级配范围推荐  120-123
  5.4 基于西部地区沥青混合料设计方法研究  123-127
    5.4.1 试验方案  124
    5.4.2 不同设计方法最佳沥青用量确定  124-126
    5.4.3 不同设计方法混合料路用性能研究  126-127
  5.5 密级配沥青混合料粉胶比设计研究  127-135
    5.5.1 试验方案  128-129
    5.5.2 不同粉胶比沥青混合料最佳沥青用量确定  129-131
    5.5.3 不同粉胶比沥青混合料路用性能研究  131-134
    5.5.4 小结  134-135
  5.6 纤维沥青混合料的粉油比设计研究  135-140
    5.6.1 试验方案  135-136
    5.6.2 不同粉油比纤维沥青混合料路用性能试验结果  136-139
    5.6.3 小结  139-140
  5.7 SMA沥青混合料的粉油比设计研究  140-143
    5.7.1 试验方案  140
    5.7.2 不同粉油比 SMA沥青混合料路用性能研究  140-142
    5.7.3 小结  142-143
  5.8 本章小结  143-144
第六章研究结论及建议  144-147
  6.1 研究结论  144-146
  6.2 主要创新点  146
  6.3 进一步研究的建议  146-147
参考文献  147-151
攻读博士学位期间发表的论文  151
攻读博士学位期间参与的主要科研项目  151-152
致谢  152

基于西部特点的沥青混合料设计研究

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