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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
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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。
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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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