基于矿料性能的沥青混合料高温性能研究

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1、基于矿料性能的沥青混合料高温性能研究第1章绪论1.1研究背景及意义近几十年来，我国公路交通事业飞速发展。根据交通运输部发布的《2013年交通运输行业发展统计公报》，截止2013年底，全国公路总里程达435.62万公里，其中，高速公路10.44万公里，二级及以上公路里程52.44万公里。沥青路面以其行车舒适、噪音低、开放交通快、养护维修简便等优良特性，在我国道路路面结构中占据着主导地位，尤其是高等级公路中，沥青路面所占比重很大，据不完全统计，我国已建成的高等级公路中，约有80%为沥青路面。然而，沥青路面在使用

2、过程中也暴露出一些问题。比如，在我国已建成的道路中，沥青路面结构出现了比较严重的车辙、裂缝、推移等病害，难以达到预期的使用寿命，有些路面甚至在道路建设早期出现破坏。这些问题不仅增加了公路养护维修成本，同时也给公路交通造成了巨大压力。改善沥青混合料的设计，提高沥青路面各方面的性能，是解决沥青路面问题的重要途径。沥青混合料由矿物集料和沥青拌合而成，可以通过改善沥青性能或改善矿料的组成来提高沥青混合料的性能。实践中，从沥青性能的改善入手，常采用改性沥青，添加各种添加剂等，这些改进一定程度上提高了沥青混合料的性能，

3、同时沥青路面的造价也被显著抬高。与此同时，一些研究人员也在探索通过改善矿料组成来提高沥青混合料的性能，通过矿料组成的优化和改进，在基本不增加沥青路面造价的情况下，提高沥青混合料的性能，虽然这一方面的研究取得了一些成果，也证明了通过这一途径提高沥青混合料性能的潜力，但还没有形成工程领域普遍接受的沥青混合料优化设计方法。针对实践中提高沥青路面性能的迫切需求，本文拟结合实际工程，开展矿料性能对沥青混合料高温性能的影响研究，为沥青混合料高温性能的优化设计方法提供参考。1.2国内外研究现状传统的级配组成设计方法主要是

4、依据最大密实度原则或粒子干涉理论开展的[1,2]。ethod）是一种常用的优化、检验沥青混合料中矿料内部结构的方法[32-35]。该方法首先对粗细集料进行了定义，将矿料划分为粗集料、细集料的粗部和细集料的细部。根据定义划分了三个控制筛孔：第一控制筛孔(PCS)为粗细集料的分界筛孔，其随着公称最大粒径(NMPS)的变化而变化PCS=0.22NMPS；对细集料进一步的划分，依次提出了第二控制筛孔（SCS=0.22PCS），第三控制筛孔（TCS=0.22SCS）。在控制筛孔的基础上，贝雷法进一步提出了CA、FAc

5、和FAf三个级配检验参数（式2-1，式2-2，式2-3），用以描述矿料的内部结构。CA用于评价矿料中粗集料的含量，表征空隙特征，FAc反映了细集料中粗料部分与细料部分的嵌挤、填充情况，FAf反映了合成集料中最细一级的嵌挤情况。贝雷法给出了上述三个参数的建议范围，如表2-9所列。第3章矿料性能的试验研究....193.1矿料承载能力.......193.2矿料体积特征.......193.3正交试验结果分析........203.4综合分析.......243.5试验级配的确定...........243.6

6、本章小结.......26第4章矿料性能对沥青混合料动稳定度的影响..........294.1沥青混合料配合比设计.......294.2矿料性能与沥青混合料动稳定度的关系...........364.3本章小结.......39第5章矿料性能对沥青混合料动态模量影响......415.1动态模量试验方法（SPT）........415.2温度、加载频率对沥青混合料动态模量、相位角的影响.......445.3沥青混合料主曲线.......575.4矿料性能对沥青混合料动态模量的影响...........

7、635.5矿料性能与沥青混合料车辙因子的关系....665.6本章小结.......68第5章矿料性能对沥青混合料动态模量影响5.1动态模量试验方法（SPT）传统的沥青混合料设计方法大多以沥青混合料试件体积特征为基准来进行设计，缺少力学性能的试验评。美国在Superpave研究的初期，就开始寻找设计用于沥青混合料力学性能评价的试验方法，设计中能够更好的评价路用性能。为建立一种确定和评估沥青混合料性能的简易方法，美国联邦公路局开展了一项Superpave沥青混合料试验方法的研究（NCHRP9-19），用以改进

8、Superpave设计方法。在此项目中确定了沥青混合料静态蠕变（流变时间）试验、重复加载永久变形（流变次数）试验、动态模量试验，作为沥青混合料性能试验，称为SPT简单性能试验。通过SPT试验可以很好的将沥青混合料粘弹性特性与路用性能联系起来。在沥青混合料路用性能评价和预测方面，能够提供相关性较高的试验参数，其中动态模量已被美国AASHTO2002路面设计指南用做评估路面设计的力学参数。本文利用IPC公司生产的伺服