矿料性质及其对沥青混合料高低温粘弹性能的影响研究

发布时间：2018-01-10 14:08

  本文关键词：矿料性质及其对沥青混合料高低温粘弹性能的影响研究　出处：《吉林大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 沥青混合料 填料 沥青砂浆 粘弹性能 单纯形格子设计

【摘要】：随着我国交通基础设施建设的不断发展,高速公路里程逐年增加,沥青路面以其优良的行车舒适性与施工便捷性而广泛应用于道路建设中。矿料作为沥青混合料的主要组成部分,自身性质的优劣直接影响到沥青混合料路用性能的好坏。为了分析矿料自身性质与沥青混合料性能之间的关系,国内外研究人员开展了大量工作,但是由于集料自身几何形状的不规则性及其在混合料内部分布的随机性,使得二者关系仍未明确。另外,目前针对矿料的性质多采用间接的方法进行测试,无法直观反映其真实特征。因此,为了准确分析矿料自身性质对沥青混合料性能的影响规律,需要借助新的测试技术和分析方法进行系统的研究。本文结合国家自然科学基金项目“基于数字图像处理技术的沥青混合料各向异性特性研究”和博士点基金项目“基于数字图像处理技术的沥青混合料蠕变损伤机理研究”,首先从矿料性质特征参数的分析入手,对填料的物理化学性质和粗细集料的形态特征给出评价;然后,依据胶浆理论,分别从沥青胶浆、沥青砂浆与沥青混合料三个层次上分析矿料性质对沥青混合料高温和低温粘弹性能的影响规律;最后,借助单纯形格子设计方法给出均衡考虑混合料高温和低温粘弹性能的集料形态特征参数优化值。本文开展的具体研究工作如下:1、考虑沥青混合料中填料、细集料及粗集料对其性能影响机理的不同,分别对填料的物理化学性质与粗细集料的形态特征进行了测试与分析。首先,采用扫描电镜、比表面积分析仪、X射线衍射仪和激光粒度分析仪对不同填料的微观形貌、比表面积、矿物结晶和粒度分布进行测试,分析了填料自身物理化学性质及微观形貌上的差异。之后,采用扫描仪和体视学显微镜分别采集了粗集料和细集料的二维数字图像,借助数字图像处理技术获取了粗细集料的长短轴比、圆度、棱角性、腐蚀膨胀面积比和分形维数,利用数据统计分析方法明确了集料形态特征指标的分布规律。2、考虑到填料性质与沥青胶浆性能之间关系仍不明确,系统分析了填料掺量与物理化学性质对沥青胶浆性能的影响规律。首先,通过针入度、软化点、粘度、测力延度、动态剪切流变和弯曲梁流变试验评价了掺入不同掺量矿粉和硅藻土的沥青胶浆的基本性能和粘弹性能,得到了填料掺量对沥青胶浆性能的影响规律;然后,通过粘度、软化点、测力延度以及常温动态剪切流变试验评价了掺入相同掺量矿粉、熟石灰、粉煤灰和硅藻土的沥青胶浆的性能,分析填料物理化学性质对沥青胶浆高温与常温性能的影响;最后,采用灰色关联分析方法对填料的物理化学性质与沥青胶浆性能之间关联程度进行计算,得到填料各性质对沥青胶浆性能的影响程度排序。3、基于Burgers粘弹性模型分析了集料形态特征对沥青砂浆与沥青混合料高温粘弹性能的影响规律。首先,利用单纯形格子设计方法对不同集料的掺配比例进行设计,得到具有不同形态特征的集料组分;其次,考虑到不同粒径集料形态特征的变异性,提出采用集料综合圆度、综合棱角性与综合腐蚀膨胀面积比对混合后集料形态特征进行表征;再次,采用估算法确定沥青砂浆和沥青混合料的油石比,剔除集料之外的因素对沥青砂浆与沥青混合料高温粘弹性能的影响;最后,采用Burgers模型识别得到沥青砂浆和混合料的粘弹性参数,对粗细集料的综合圆度、综合棱角性和综合腐蚀膨胀面积比与Burgers模型参数之间关系进行回归分析,明确集料形态特征对沥青混合料高温粘弹性能的影响规律。4、利用Prony级数与Laplace变换方法实现了蠕变柔量与松弛模量之间的转化,进而分析了集料形态特征对沥青砂浆与沥青混合料低温松弛特性的影响规律。首先通过低温小梁弯曲蠕变试验得到沥青砂浆与沥青混合料的蠕变柔量随时间变化关系,利用Prony级数与Laplace变换方法将蠕变柔量转化为松弛模量;然后将松弛模量随时间变化曲线进行对数变换,对变换后数据进行回归分析并提出采用回归直线斜率作为评价松弛模量变化率的指标,进一步分析集料形态特征指标与松弛模量变化率之间关系。另外,考虑到集料形态特征对沥青混合料高温蠕变特性和低温松弛特性的影响具有相反的规律,运用单纯形格子设计方法,以蠕变模型参数和松弛模量参数为响应,优化得到兼顾沥青混合料高温和低温粘弹性能的各组集料掺配比例,进一步计算得到优化后形态特征指标。
[Abstract]:With the development of transportation infrastructure construction in our country , expressway mileage is increased year by year , and asphalt pavement is widely used in road construction with its excellent driving comfort and construction convenience . Based on the analysis of characteristic parameters of mineral resources , the physical and chemical properties of the filler and the properties of coarse aggregate are evaluated by means of SEM , specific surface area analyzer , X - ray diffraction instrument and laser particle size analyzer . In addition , using Prony series and Laplace transform method , the influence rule of asphalt mortar and asphalt mixture on high temperature viscoelasticity of asphalt mixture is analyzed .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U414

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 江辉峰,韩胜风;储存式沥青混合料的研究与应用[J];中国市政工程;2001年01期

2 马红全,王颖;改善沥青混合料高温稳定性的措施[J];交通科技与经济;2003年02期

3 唐世红 ,赵福祥 ,孙兴平;浅谈沥青混合料的再生及设备[J];工程机械;2004年01期

4 君洁;21世纪的沥青混合料公路[J];交通世界;2004年04期

5 俊杰;欧洲沥青混合料的标准化[J];交通世界;2004年09期

6 李祝龙,丁小军,赵述曾,吴德平;沥青混合料应用中的环境保护[J];交通运输工程学报;2004年04期

7 Elk Richter,Willi Dietrich;复合式沥青混合料修复与筑路新设备[J];工程机械;2005年01期

8 王艳丽;;改善沥青混合料高温稳定性的措施[J];黑龙江交通科技;2006年02期

9 孙朝云;沙爱民;姚秋玲;张惠玲;;沥青混合料自动检测系统研究[J];仪器仪表学报;2006年04期

10 王颖;王永生;;浅析纤维对沥青混合料的作用[J];交通科技与经济;2006年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张成功;;温拌沥青混合料施工应用[A];全国城市公路学会第二十次学术年会论文集[C];2011年

2 邱峰涛;王哓建;郑鑫;;温拌沥青混合料概述[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

3 袁晓宇;汤文辉;张若棋;;沥青混合料本构方程理论分析[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年

4 张成功;任立忠;;温拌沥青混合料应用技术探讨[A];全国城市公路学会第十八届学术年会论文集[C];2009年

5 杨圣枫;杨新华;陈传尧;;粒径和骨料级配对沥青混合料流变行为的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

6 蔡绪梅;王芳;;利用试验数据有效指导沥青混合料生产[A];公路交通与建设论坛（2009）[C];2010年

7 丁育青;刘海;汤文辉;冉宪文;;一种沥青混合料在冲击载荷下的动态本构关系[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年

8 宋晓燕;李源渊;周卫峰;;温拌沥青混合料的性能及工程应用研究[A];第十三届中国科协年会第19分会场-公路在综合交通运输体系中的地位和作用研讨会论文集[C];2011年

9 吴建昌;;热铺沥青混合料变异分析与控制[A];中国公路学会2002年学术交流论文集[C];2002年

10 喻光华;喻荣华;黄善华;曾辉;;沥青混合料施工配筛[A];中国公路学会2003年学术年会论文集[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 黄继汇;壳牌在华推出沥青混合料业务[N];中国证券报;2008年

2 雨文;壳牌在华启动沥青混合料业务[N];中国建材报;2008年

3 记者 栗清振;壳牌在中国推出沥青混合料业务[N];中国石油报;2008年

4 周中华;沥青混合料力学机理研究取得突破[N];中国交通报;2007年

5 马昭;两项研究成果国内领先[N];西安日报;2007年

6 李宝凡邋记者 王迪;沥青混合料再生修补车标准鞍山制定[N];鞍山日报　;2007年

7 李铮;环保沥青混合料扮靓长安街[N];科技日报;2009年

8 项煜虹;长安街披上环保衣[N];大众科技报;2009年

9 郭少言 刘崭;西安公路院成功研制沥青混合料微波加热车[N];中国交通报;2010年

10 首席记者 齐泽萍;我省温拌沥青混合料技术达国际先进水平[N];山西经济日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 丁彪;考虑加载历史的沥青混合料疲劳损伤性能研究[D];长安大学;2015年

2 王毅;沥青混合料细观疲劳机制与疲劳预估模型研究[D];长安大学;2015年

3 王聪;基于CT技术的沥青混合料均匀性及最佳沥青用量研究[D];大连海事大学;2015年

4 侯明昊;水—温耦合作用对沥青混合料性能影响及防治措施研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 董雨明;硬质沥青及其混合料流变特性与低温性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 陈剑华;MA用混合沥青触变及老化特性的多尺度研究与应用[D];华南理工大学;2015年

7 李锐铎;基于分数阶导数理论的沥青胶砂及混合料力学特性研究[D];郑州大学;2016年

8 赵华;掺磁铁矿料沥青混合料微波特性与路用性能研究[D];长安大学;2016年

9 黄文柯;沥青混合料细观结构的三维粘弹本构及虚拟力学试验研究[D];华南理工大学;2016年

10 张建同;沥青混合料剪胀力学行为分析及数值模拟研究[D];东南大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈思宇;基于芯样性能的沥青混合料均匀性分析[D];华南理工大学;2015年

2 赵大勇;基于灰色关联分析的沥青混合料紫外线老化影响因素研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 化高伟;抗紫外光添加剂对改善沥青及沥青混合料路用性能的对比研究[D];西安建筑科技大学;2015年

4 李正道;大粒径透水性沥青混合料组成设计及适用性研究[D];郑州大学;2015年

5 苏沛;基于离散元法的沥青混合料真空压实特性研究[D];长安大学;2015年

6 张轲;沥青混合料松散破坏研究[D];长安大学;2015年

7 宋静静;不同拌和类型沥青混合料能耗排放研究[D];长安大学;2015年

8 杨茜;沥青路面用棉秸秆纤维的制备及性能研究[D];长安大学;2015年

9 金浩;抗车辙剂/新型橡胶粉复合改性沥青混合料技术性能研究[D];长安大学;2015年

10 张东阳;沥青混合料粘弹性连续损伤疲劳特性研究[D];长安大学;2015年

，

本文编号：1405544