【博士】骨架密实结构沥青混合料级配设计及路用性能研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2007年　　论文围绕着级配设计这个核心，对骨架密实结构沥青混合料进行了全面的研究。从目前看，基于性能考虑及采用体积设计法已成为混合料级配设计的主流趋势，因此，论文对于骨架密实结构沥青混合料的级配设计的研究思路是：　　①基于性能考虑，即以级配形式(骨架密实结构形成状况)对沥青混合料的路用性能的影响为出发点，来指导其混合料的级配设计；②以体积设计法进行骨架密实结构沥青混合料的设计，即先对混合料的粗骨架进行设计，再进行混合料的骨架密实结构的检验。　　论文研究是建立大量室内试验研究基础上的，其研究路线从试验设计角度看可分为全面设计和正交设计，从试验类别看可分为基础性能试验、高温及水稳性能试验。　　通过这些试验，论文对骨架密实结构沥青混合料得出了以下基本结论：　　1．基于全面设计的APA试验，得出车辙深度与空隙率大致呈指数关系。　　2．级配对混合料的高温稳定性至关重要．关键筛孔中2．36mm一档含量与混合料的高温稳定性密切相关，总体上可认为混合料级配的高温稳定性随着2．36mm一档的增加而降低。而粗集料含量与高温稳定性的关系则较复杂，不能简单地认为粗集料含量越多，其高温稳定性就越好。粗集料含量多有利也有弊，利是其能提供较好的骨架结构，弊是其受撑开度影响大从而变异性大。其关键都在混合料是否形成了良好的骨架密实结构；　　3．是否形成骨架密实结构对混合料的高温稳定性有显著影响，当混合料级配类型由细变粗时，这种影响越加明显；　　4．现行的SMA骨架形成判断标准因未充分考虑填充料对骨料的干涉作用而显得不够完善。基于此，论文提出了骨架密实度与骨架撑开度的两个新的参数，并应用于骨架密实结构沥青混合料的研究中，提出了对骨架密实结构采用双标准检验的概念；　　5．在高温稳定性评价指标方面：①试验中的永久变形与车辙试验中绝对变形之间可转化，但当级配类型较粗时，这种转化关系不明显。②车辙试验中相对变形与动稳定度相比：用相对变形或动稳定度来评价混合料的高温稳定性都是可以的，但就两者与空隙率相关性角度来说，动稳定度指标比相对变形更好些：　　6．水稳性研究方面：试件在2S℃下的劈裂强度值可作为评价其高温稳定性的一个辅助参数；正交分析与灰熵分析均表明：对于劈裂强度的影响来说，粗集料部分的级配组成比细集料部分的级配组成更加重要；　　7．试验设计及分析方法对比方面：①APA试验方法中试件成型应采用何种控制模式值得作进一步地探讨研究；②全面设计较正交设计的结果可信度更大，但试验量大，研究范围受限；⑨灰熵分析不能考虑因子间交互作用的影响，且受考察参数的变化范围影响。因此，当所考察的因子间是相互独立或交互作用较小时，两种分析方法所得结论有一致性，否则应以正交分析结果为准；　　最后，基于以上研究成果，同时借鉴吸收国内外已有的研究成果，论文提出了一种新的级配设计方法。该方法的基本思路为：以贝雷法球形模型假设理论及粒子干涉理论为基础，借鉴Superpave级配设计方法中设立禁区、及SAC级配设计中联立方程组的思想来确定级配，以论文提出的双标准方法对混合料骨架结构状况进行检验，由此设计出的沥青混合料将具有较好骨架密实结构，从而具有良好综合路用性能。　　

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