玄武岩纤维SMA-13沥青混合料级配优化及性能研究

发布时间：2020-06-07 20:21

【摘要】：沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt)是一种常见的沥青混合料,因为具有良好的耐久性和抗车辙性能使其在我国高速公路网的建设中被广为使用。SMA沥青混合料由粗集料、细集料、矿粉、沥青及纤维稳定剂组成,其中粗集料占比在70%-80%左右,而粗集料的作用是组成石-石嵌挤的骨架结构,为沥青路面提供主要的抵抗变形的能力。由此可见合理的级配设计会使其具有优良的骨架结构,进而对SMA沥青混合料的性能起到决定性作用。现有级配设计方法中多采用选取若干组初试级配的方法进行沥青混合料级配设计,然而这种方法中初试级配的选择有一定的经验性与随机性,且所选初试级配的性能有可能仅仅是满足了规范要求,但是却有更好的变化空间使沥青混合料各方面性能得到提升。因此,本文针对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料级配设计进行研究,所开展的研究内容如下:1.将级配曲线分为两段幂函数曲线,通过控制标称最大粒径筛孔通过率(本文中即为13.2mm筛孔通过率)、4.75mm筛孔通过率、0.075mm筛孔通过率三个控制点调整级配曲线。2.以三个控制点筛孔通过率及油石比为影响因子,采用空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度及马歇尔稳定度为响应指标进行响应曲面法中心复合设计。通过建立影响因子与响应指标间的函数模型后设定优选条件,最终得到此条件下的最优级配设计方案。3.采用计算机断层扫描技术获取最优组及对比组试件的断层图像,探讨不同的滤波方式对图像降噪效果的影响,并通过图像分割分别提取出沥青混合料图像中的集料、沥青玛蹄脂及空隙信息,以对沥青混合料细观特性进行分析。4.对沥青混合料试件中空隙在试件内部的分布规律进行研究,通过分析试件中不同高度的断面中的空隙率研究其沿纵向分布的规律;而在横向分布规律的研究中则将试件断层图像分为内部中心圆区域和外部圆环区域两个体积相等的部分,通过对其空隙率的测算探讨空隙沿试件横向的分布规律。5.将沥青混合料断层图像信息进行三维重构,针对级配变化对空隙体积的影响进行研究。将空隙体积定义为0-5mm3、5-10mm3、10-50mm3、50-100mm3、100mm3以上五个尺寸范围,通过测算最优组与对比组的空隙体积与数量,分析级配变化对其数值的影响规律。6.测算最优组与对比组试件内部中石-石接触点数量信息,对比最优组级配与对比组的接触点数量分布并以此评价混合料骨架结构的优劣,探讨最优组级配的优势。7.分别对最优组级配试件与级配中值组试件进行路用性能试验,以高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性为指标对两组试件路用性能进行对比,进而以最优组级配在实际路面应用中的性能验证响应曲面法优化级配设计方案的合理性。
【图文】：

技术路线图

中心复合设计,响应曲面,因子设计,多项式逼近

某区域内的一个低阶多项式逼近似函数为一阶模型。0 1 1 2 2 k k x x x 关系，则需用更高阶的多项式，如k k2 i i ii i ij i ji 1 i 1 i j x x x x因素的二阶模型，方程即可写为：1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3 2 2 2 33 3 x x x x x x x x 参数，，然而相对于 2k的因子设计型中的未知参数 β。因此在原有计（Central Composite Design），
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

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