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基于非均匀性的沥青路面施工质量控制与评价研究

作　者: 燕海峰
导　师: 张争奇
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青路面非均匀性质量控制无核密度仪计算机断层扫描(CT)
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,我国高速公路沥青路面早期损坏比较严重,大量调查发现,在这些发生早期破坏的沥青路面上局部均存在不同程度的非均匀性,施工非均匀性是导致这些区域过早破坏的重要原因。在沥青路面施工过程中,及时有效的施工非均匀性控制是保证路面建设质量和使用寿命的关键,本文通过研究提出了路面施工非均匀性控制方法与评价标准。通过无核密度仪PQI检测现场路面密度,结合拌合楼级配变异性数据,采用体积参数通用图直观分析路面非均匀性的产生原因；并通过研究温度离析、弱压实以及级配离析与路面密度间的关系,提出路面施工中非均匀性的控制方法；分析不同密度状态下的路面芯样性能以及图像参数,提出路面非均匀性评价标准。该研究成果对改善沥青路面的非均匀性,减轻路面上各种早期破坏,延长路面使用寿命,建设资源节约型公路具有重要的意义。本文按照路面施工的时间空间规律,将非均匀性控制与评价分为三个阶段：拌合楼生产变异性质量控制,施工现场非均匀性质量控制及其评价。一、针对拌和中混合料配合比的变异性,采用常规控制图动态控制混合料的生产；同时,针对生产中的集料离析,通过分析平均离析率、级配差异值、贝雷法CA比、FAc比以及分维数与传统离析评价方式间的相关关系,提出平均离析率作为级配控制指标。二、通过对施工过程非均匀性问题的研究,分析了温度离析、弱压实、级配离析三种离析的控制途径；结合PQI检测现场路面密度以及拌合楼级配变异性数据,使用体积参数通用图确定了非均匀性产生原因,提出温度离析、压实和级配离析控制标准,并通过综合分析得出了现场非均匀性关键控制指标。三、分别采用无核密度仪PQI检测路面密度、路面芯样试验评价高低温性能、以及数字图像技术分析离析状况,提出各自的离析评价指标,建立基于性能和图像参数的沥青路面非均匀性评价标准。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究动态  12-15
    1.2.1 沥青路面非均匀性研究动态评述  12-14
    1.2.2 沥青路面施工变异分析与控制研究动态评述  14-15
  1.3 本文研究内容  15-18
第二章沥青路面病害调查及非均匀性分析  18-33
  2.1 沥青路面早期病害调查及成因研究  18-25
    2.1.1 早期病害调查研究  18-21
    2.1.2 早期病害机理分析  21-23
    2.1.3 路面非均匀性与早期病害的关系  23-25
  2.2 沥青路面非均匀性概述  25-32
    2.2.1 路面非均匀性的分类  25-27
    2.2.2 路面非均匀性的形成机理与影响因素  27-30
    2.2.3 路面非均匀性的检测方法  30-32
  本章小结  32-33
第三章沥青混合料生产变异性控制研究  33-60
  3.1 沥青混合料生产变异性控制方法  33-40
    3.1.1 常规控制图方法概述  33-36
    3.1.2 集料离析控制方法  36-40
  3.2 原材料变异性分析  40-46
    3.2.1 沥青指标变异性分析  40-42
    3.2.2 集料指标变异性分析  42-46
  3.3 基于混合料离析的配合比设计  46-48
    3.3.1. 级配设计  46-47
    3.3.2. 油石比设计  47
    3.3.3 应用贝雷法检验混合料的抗离析性能  47-48
  3.4 基于离析的混合料生产质量控制  48-59
    3.4.1 沥青混合料拌合楼控制  48-53
    3.4.2 试验室级配控制  53-59
  本章小结  59-60
第四章沥青混合料施工非均匀性质量控制研究  60-89
  4.1 现场施工质量实时控制方法探讨  60-67
    4.1.1 温度离析指标的提出  60-65
    4.1.2 弱压实指标的提出  65-66
    4.1.3 施工过程级配离析指标的提出  66-67
  4.2 基于PQI检测的沥青路面施工非均匀性控制  67-71
    4.2.1 PQI检测标定方法  67-69
    4.2.2 PQI检测频率的确定  69-70
    4.2.3 PQI检测离析的评定方法  70-71
  4.3 体积参数通用图的实时控制研究应用  71-78
    4.3.1 体积参数对路用性能的影响分析  71-73
    4.3.2 沥青混合料参数体积通用图概述  73-76
    4.3.3 HMA施工质量实时调控  76-78
  4.4 温度离析控制  78-83
    4.4.1 施工温度变异性分析  78-81
    4.4.2 温度离析的控制  81
    4.4.3 温度离析评价  81-83
  4.5 弱压实控制  83
  4.6 级配离析控制  83-85
  4.7 沥青混合料施工分均匀性综合分析  85-88
    4.7.1 灰关联度分析  85-87
    4.7.2 沥青混合料密度预测回归模型  87-88
  本章小结  88-89
第五章沥青路面非均匀性质量评价  89-110
  5.1 石-吉高速公路概况  89-90
  5.2 基于PQI的路面离析评价  90-97
    5.2.1 摊铺机横向离析确定方法  90-93
    5.2.2 离析的评定  93-96
    5.2.3 PQI离析评价与普通路面压实评价比较  96-97
  5.3 基于低温性能的路面施工非均匀性评价  97-102
    5.3.1 劈裂试验原理  97
    5.3.2 试验方案设计  97
    5.3.3 试验结果分析  97-99
    5.3.4 芯样配合比分析  99-102
  5.4 基于汉堡车辙的沥青路面施工非均匀性评价  102-108
    5.4.1 试验方案设计  103
    5.4.2 试验结果分析  103-105
    5.4.3 车辙试验芯样配合比分析  105-108
  5.5 基于性能沥青路面非均匀性评价标准  108-109
  本章小结  109-110
第六章基于图像参数的沥青路面非均匀性定量研究  110-142
  6.1 概述  110-112
    6.1.1 数字图像处理技术  110
    6.1.2 计算机断层成像(CT)简介  110
    6.1.3 CT及图像处理技术在沥青路面非均匀性研究中的应用  110-112
  6.2 非均匀沥青混合料数字图像获取及处理  112-119
    6.2.1 沥青路面芯样以及路表图像的获取  112-114
    6.2.2 沥青混合料数字图像处理  114-118
    6.2.3 沥青混合料CT图像处理  118-119
  6.3 非均匀沥青混合料图像参数选取  119-123
    6.3.1 芯样侧面图像参数的选取  119-121
    6.3.2 芯样平面图像参数的选取  121
    6.3.3 路表图像参数选取  121-122
    6.3.4 芯样CT图像参数选取  122-123
  6.4 非均匀路面芯样的数字图像分析  123-133
    6.4.1 路面芯样数字图像试验方案设计  123-124
    6.4.2 芯样侧面图像参数分析  124-128
    6.4.3 路面芯样平面图像分析  128-131
    6.4.4 路表图像参数分析  131-133
  6.5 非均匀沥青混合料CT图像分析  133-140
    6.5.1 CT扫描空隙率分析  133-135
    6.5.2 CT扫描集料分析  135-137
    6.5.3 三维重建CT图像的三组分分析  137-140
  本章小结  140-142
结论与展望  142-145
  本文创新之处  143-144
  进一步研究建议  144-145
参考文献  145-149
攻读学位期间取得的研究成果  149-150
致谢  150

基于非均匀性的沥青路面施工质量控制与评价研究

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