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超大粒径沥青混合料设计方法研究

作 者: 高文阳
导 师: 裴建中
学 校: 长安大学
专 业: 道路与铁道工程
关键词: 超大粒径沥青混合料 设计方法 体积特性 强度构成机理 路用性能 分形理论
分类号: U414
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 31次
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内容摘要


近年来,随着交通荷载的不断提高、胎压的不断增加,沥青路面重载交通的车辙问题已成为主要问题。国内外研究表明,适当增加集料尺寸能提高路面的抗车辙能力,同时又不削弱其他方面的性能。本文参照国外的研究成果,对最大公称粒径大于等于37.5mm的超大粒径沥青混合料(SLSM)结构和性能进行研究。本文分析沥青混合料组成结构特性和强度构成机理,提出针对超大粒径沥青混合料(SLSM)的配合比设计方法,并对其体积特性、力学强度特性、路用性能、和技术经济分析进行了系统的研究。研究表明:通过级配设计可知,逐级填充法可以使超大粒径沥青混合料形成骨架密实结构;由成型方法的研究可知,不同成型方法对于超大粒径沥青混合料体积参数具有重要影响;由离散元分析可知,超大粒径沥青混合料强度与粒径大小有密切联系,并且随着粒径增大荷载传递路径愈发简单清晰;由路用性能研究可知,与普通大粒径沥青混合料相比,超大粒径沥青混合料高温稳定性能突出,低温及水稳定性能差别不大。由技术经济评价可知,与常用大粒径沥青混合料相比,超大粒径沥青混合料成本优势明显。同时本文在研究过程中,应用分形理论研究SLSM分维数与体积参数、路用性能之间的关系,提出定量的评价超大粒径沥青混合料的方法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
术语及符号  11-12
图清单  12-15
表清单  15-18
第一章 绪论  18-27
  1.1 研究背景  18-19
  1.2 大粒径沥青混合料的研究概况  19-25
    1.2.1 大粒径沥青混合料的结构特性和强度构成机理  19-21
    1.2.2 国内外大粒径沥青混合料的设计方法和设计标准  21-22
    1.2.3 国内外大粒径沥青混合料力学特性及路用性能  22-24
    1.2.4 国内外研究总结  24-25
  1.3 主要研究内容及技术路线  25-27
    1.3.1 主要研究内容  25
    1.3.2 技术路线  25-26
    1.3.3 预期目标  26-27
第二章 超大粒径沥青混合料(SLSM)组成设计研究  27-58
  2.1 集料级配设计  27-42
    2.1.1 粗细集料的划分  27-28
    2.1.2 粗集料级配设计  28-36
    2.1.3 细集料级配设计  36-42
  2.2 集料级配合成  42-49
    2.2.1 粗细集料合成级配计算  43-44
    2.2.2 初步确定级配  44
    2.2.3 沥青最佳用量  44-45
    2.2.4 合成级配的检验  45-47
    2.2.5 级配优化  47-49
  2.3 SLSM成型方法研究  49-57
    2.3.1 基于旋转压实(SGC)的SLSM成型方法研究  49-51
    2.3.2 基于马歇尔大型击实的SLSM成型方法研究  51-53
    2.3.3 基于振动成型的SLSM成型方法研究  53-54
    2.3.4 不同成型方法的对比分析  54-57
  2.4 本章小结  57-58
第三章 基于分形理论的超大粒径沥青混合料(SLSM)级配分析  58-71
  3.1 分形理论及其在沥青混合料研究中的应用  58-59
  3.2 SLSM分维数分析  59-69
    3.2.1 SLSM-40分维数计算  59-62
    3.2.2 SLSM-50分维数计算  62-65
    3.2.3 SLSM-50与SLSM-40分维数对比分析  65
    3.2.4 SLSM分维数与体积参数  65-69
  3.3 本章小结  69-71
第四章 超大粒径沥青混合料(SLSM)强度形成机理研究  71-84
  4.1 沥青混合料组成结构特性和强度机理  71-72
  4.2 基于离散元法的SLSM强度机理分析  72-78
    4.2.1 PFC2D模型处理  73-75
    4.2.2 模型处理数据分析  75-76
    4.2.3 不同最大公称粒径下模型对比分析  76-78
  4.3 SLSM强度试验分析  78-83
    4.3.1 试验方法  78
    4.3.2 无侧限抗压强度试验  78-79
    4.3.3 劈裂试验  79-80
    4.3.4 试验结果分析  80-83
  4.4 本章小结  83-84
第五章 超大粒径沥青混合料(SLSM)体积特性研究  84-100
  5.1 SLSM-40体积指标分析  84-94
    5.1.1 SLSM-40设计级配  84
    5.1.2 试验结果分析及最佳沥青用量确定  84-87
    5.1.3 SLSM-40沥青膜厚度对体积指标的影响  87-91
    5.1.4 SLSM-40与AC-25体积指标对比分析  91-94
  5.2 SLSM-50体积指标分析  94-96
    5.2.1 SLSM-50设计级配  94
    5.2.2 试验结果分析及最佳沥青用量确定  94
    5.2.3 SLSM-50沥青膜厚度对体积指标的影响  94-96
    5.2.4 SLSM-50与SLSM-40体积指标对比分析  96
  5.3 SLSM体积参数与级配组成关系研究  96-98
    5.3.1 级配类型对空隙率的影响  96-97
    5.3.2 级配组成对体积参数的影响  97-98
  5.4 本章小结  98-100
第六章 超大粒径沥青混合料(SLSM)路用性能研究  100-109
  6.1 SLSM高温稳定性  100-103
    6.1.1 试件制备  100
    6.1.2 试验结果分析  100-103
  6.2 SLSM低温抗裂性  103-104
  6.3 SLSM水稳定性  104-105
  6.4 SLSM路用性能与分维数关系研究  105-108
  6.5 本章小结  108-109
第七章 超大粒径沥青混合料(SLSM)技术经济特性分析  109-114
  7.1 路用性能优势分析  109-110
    7.1.1 AC-25路用性能分析  109
    7.1.2 性能对比分析  109-110
  7.2 SLSM成本优势分析  110-112
    7.2.1 材料成本分析  111
    7.2.2 超大粒径沥青混合料路面全寿命周期经济分析  111-112
  7.3 本章小结  112-114
第八章 结论与展望  114-116
  8.1 结论  114-115
  8.2 主要创新点  115
  8.3 展望  115-116
附录A 原材料技术性能  116-119
  A.1 集料  116-117
  A.2 沥青  117
  A.3 填料  117-119
附录B 本论文试验方法  119-126
  B.1 常规试验方法  119-126
    B.1.1 成型方法  119
    B.1.2 Superpave技术标准及试验方法  119-123
    B.1.3 强度及力学特性试验  123
    B.1.4 路用性能试验  123-126
附录C PFC2D模型处理数据  126-127
攻读学位期间取得的研究成果  127-128
参考文献  128-130
致谢  130

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 道路建筑材料
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