基于密度曲线与细观结构的沥青混合料稳定状态研究

发布时间：2020-11-11 00:45

　　 目前,我国沥青混合料的设计普遍使用马歇尔设计法,该方法对于不同级配类型的沥青混合料均采用统一的设计击实次数(双面75次或50次),相当于统一了设计击实功。大量工程实践证明,对于不同种类的沥青混合料,施工压实时均表现出不一样的压实特性,无法与统一的设计击实功相匹配;美国Superpave设计方法提出了以密实度96%作为体积控制指标,并使设计压实功可以根据交通量进行调整,但应用此设计方法建成的试验路段仍存在较常见的车辙、光面、泛油等病害,无法很好地克服传统设计方法的不足。上述两种设计方法,其实质都是遵循“体积设计,性能验证”思想,而忽略了一个重要的问题:所设计的沥青混合料是否已经达到其最稳定状态。针对上述问题,本研究选取了5种典型的级配类型(GAC、SUPERPAVE、SAC、SMA、OGFC)作为研究对象,首先按马歇尔设计法确定最佳油石比,再通过旋转压实法获得压实全过程密度曲线,并结合数字图像处理技术对混合料压实全过程宏观体积参数与细观结构信息的变化趋势进行分析,得到以下研究成果:1、基于密度曲线与VCA_(mix)曲线,评价混合料达到马歇尔设计密度时是否处于一种稳定状态。结果表明:除SMA混合料,其余4种混合料达到马歇尔设计密度时均未处于相应密实度最稳定状态;除SUPERPAVE混合料,其余4种混合料VCA_(mix)在压实初期已经小于VCA_(DRC)指标,粗集料形成骨架判据VCA_(mix)≤VCA_(DRC)并不能较好地评价混合料是否达到稳定状态。2、基于能量指数概念,对5种混合料压实特性进行对比分析。结果表明:混合料施工阶段可压性OGFCGACSUPERPAVESACSMA,交通阶段耐久性SMASUPERPAVESACGAC;统一的设计击实功无法与混合料的压实特性相匹配,设计击实功应针对不同级配类型进行调整。3、基于数字图像处理技术,选取不同计算参数计算出接触点数量曲线,与密度曲线进行相关性对比。结果表明:接触点数量曲线与由表干法测得的密度曲线相关性较好,最小计算粒径取值为2.36mm、接触阈值取值为0.5428mm时相关性最优,推荐在计算集料接触信息时使用此计算参数组合。4、基于数字图像处理技术,对混合料压实全过程细观结构信息的变化趋势进行对比,提出混合料达到稳定状态的主要特征。结果表明:接触点数量曲线可分为3个阶段(快速增长阶段、稳定阶段、再增长阶段),其中GAC、SAC、SMA混合料稳定阶段的接触点数量与捣实状态下接触点数量在数值上有较好的相关性;集料倾角在压实初期已经达到稳定状态,集料种类与压实方法是影响集料倾角的主要因素;密实度与接触点数量可以结合作为沥青混合料稳定状态的控制参数。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U414
【部分图文】：

2.2.1 级配选择根据各档矿料含量的不同，沥青混合料的主流结构可分为以下三类[64]：a) 密实-悬浮结构：此类混合料的矿料级配通常为连续式密级配，次级集料主要用于填充前级集料的空隙，而细集料与沥青形成沥青胶浆将各级集料分隔，结构上粗集料不互相嵌挤，悬浮在沥青胶浆中，一般具有较大的密度。此类型混合料典型代表为 AC型沥青混合料；b) 骨架-空隙结构：此类混合料的矿料级配通常为间断式开级配，粗集料含量高，细集料含量很低，结构上粗集料压实后能互相嵌锁形成骨架，由于缺少细集料骨架之前存在较多空隙，因此密度相对较小。此类型混合料典型代表为 OGFC 型沥青混合料；c) 骨架-密实结构：此类混合料的矿料级配通常为间断式密级配，粗集料含量高，沥青含量较大，结构上粗集料压实后能互相嵌锁形成骨架，细集料与沥青形成沥青胶浆填充于骨架之间，因此空隙率较小。此类型混合料典型代表为 SMA 型沥青混合料。以上三种结构的混合料由于骨架结构、集料接触特性等不同，导致它们在压实特性上有显著差别。三种类型混合料结构例图如下图（2-1）所示：

广州大学硕士学位论文表 2-4 所选级配各档集料通过率Table 2-4 The selected grade grading aggregate passing rate通过下列筛孔（mm）的质量百分率（16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0100 97.5 65 34.5 25 18.5 12.5 9 100 95 75 45 32 22 15 100 100 69 31.5 25 20 16 1100 95 65 25 20 18 16 100 95 74 23 15 12 9 6级配曲线如下图（2-2）所示：

基于密度曲线与细观结构的沥青混合料稳定状态研究在试验温度恒温 90min 后开动粘度计，观察粘度变化。当小数点后面 2 位数读后，每隔 60s 读数 1 次，以连续 3 次读数平均值作为测定值。测定沥青在 135 和 175 的表观粘度，在半对数图上绘制粘温曲线。试验所使用仪器为美国 Brookfield DV-II HA 型旋转粘度计，如下图（2-3）所示，果如图（2-4）所示：
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本文编号：2878523