【博士】瀝青混合料性能與施工變異性研究【2009】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　近年來，瀝青路面早期損壞問題依然在道路界和社會(huì)界引起廣泛關(guān)注。優(yōu)化的瀝青混合料性能在實(shí)際施工過程中的轉(zhuǎn)化及其實(shí)現(xiàn)程度存在一定差距，瀝青路面施工變異性已是引發(fā)路面早期損壞重要因素之一。目前，道路工程界十分重視解決室內(nèi)靜態(tài)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)施工過程控制存在的偏離，進(jìn)行了大量瀝青混合料室內(nèi)路用性能水平的基礎(chǔ)性研究工作，為延長(zhǎng)半剛性基層瀝青路面使用壽命提供技術(shù)支持。本文以安徽省沿江高速公路和安景高速公路瀝青路面工程為依托，以常用的AC型瀝青混合料為研究重點(diǎn)，運(yùn)用均勻正交設(shè)計(jì)、灰色系統(tǒng)理論和統(tǒng)計(jì)分析軟件等理論方法，研究分析了AC型瀝青混合料性能的影響規(guī)律與變異性，分析論證了各種影響因素與變異性對(duì)混合料性能的影響程度和規(guī)律。同時(shí)，結(jié)合研究結(jié)論，分別給出了提高施工質(zhì)量與降低施工變異性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與工程保證措施。主要內(nèi)容如下：　　通過綜述國(guó)內(nèi)外瀝青路面發(fā)展?fàn)顩r與研究進(jìn)展，瀝青混合料配比與性能優(yōu)化水平，以及結(jié)合瀝青路面施工存在較大的變異性導(dǎo)致危及路面使用性能的快速衰減，提出了本文要研究的問題和主要研究?jī)?nèi)容?！　⊥ㄟ^AC-13瀝青混合料影響因素與變異性分析，論證了15度劈裂強(qiáng)度及其變異性的影響因素與分布規(guī)律。結(jié)果表明，細(xì)集料級(jí)配對(duì)15度劈裂強(qiáng)度的影響處于支配控制地位，15度劈裂強(qiáng)度并沒有因粗集料級(jí)配區(qū)間變異較大而受到較大影響；細(xì)集料級(jí)配和油石比的變化對(duì)空隙率變異性產(chǎn)生決定性作用；占礦料質(zhì)量為1．5％，--3％之間可以明顯區(qū)分出摻加消石灰較摻加水泥等作為填料的瀝青混合料具有更好提高凍融劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度比的能力?！　∵\(yùn)用均勻正交方差理論研究分析了影響AC-20瀝青混合料馬歇爾性能指標(biāo)的因素和空隙率、穩(wěn)定度的變異性，優(yōu)化提出了適合高溫多雨地區(qū)的AC-20級(jí)配工程設(shè)計(jì)范圍，得到了級(jí)配對(duì)高溫穩(wěn)定性能的影響程度與分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，從原材料技術(shù)指標(biāo)變化的角度研究了AC一20瀝青混合料水穩(wěn)定性影響程度，并給出了關(guān)鍵性篩孔的控制標(biāo)準(zhǔn)和提高原材料質(zhì)量的控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?！　⊙芯苛薃C-13瀝青混合料級(jí)配優(yōu)化、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)與調(diào)整方法，以及AC-13瀝青混合料施工性能的實(shí)現(xiàn)程度。在此基礎(chǔ)上，同時(shí)研究了AC-25瀝青混合料礦料級(jí)配優(yōu)化。由此給出了適合高溫多雨地區(qū)的AC-13和AC-25工程設(shè)計(jì)范圍；通過工程應(yīng)用研究，得到了2．36mm篩孔通過率基本不變的同時(shí)，4．75mm篩孔通過率對(duì)AC-13改性瀝青混合料的可壓實(shí)性具有顯著影響；提出了骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)與調(diào)整的三種方法，推薦采用粗集料毛體積密度和集料毛體積密度與表觀密度相結(jié)合的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法。結(jié)合不同區(qū)域原材料密度差異性較大的特點(diǎn)，給出了構(gòu)成AC-13級(jí)配骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的2．36mm通過率控制區(qū)間為27％～37％?！　》治隽藶r青混合料成型技術(shù)參數(shù)對(duì)瀝青混合料性能的影響與空隙率變異性對(duì)瀝青混合料力學(xué)性能的影響規(guī)律。在單因素研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論，較為詳細(xì)的研究分析了壓實(shí)功、成型溫度、不同級(jí)配和油石比的變異性對(duì)瀝青混合料空隙率的影響規(guī)律。得到了壓實(shí)功能的大小與碾壓溫度對(duì)空隙率的影響較級(jí)配和油石比影響更為顯著，據(jù)此給出了施工質(zhì)量控制技術(shù)措施與建議?！　」こ虘?yīng)用表明，改進(jìn)馬歇爾設(shè)計(jì)可以獲得較高的瀝青混合料間接抗拉強(qiáng)度和抗車轍性能；室內(nèi)外力學(xué)性能對(duì)比分析表明，良好的施工工藝控制是保證優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在，各結(jié)構(gòu)層的力學(xué)強(qiáng)度基本反映了配比設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)程度；集料針片狀含量大小和使用質(zhì)量多少對(duì)馬歇爾性能和力學(xué)性能指標(biāo)影響非常顯著，偏大的針片狀含量顯著降低了瀝青混合料高溫和低溫力學(xué)性能，并給出了解決針片狀含量偏大的工程實(shí)現(xiàn)技術(shù)途徑?！　≌撐淖詈髮?duì)瀝青路面施工技術(shù)參數(shù)變異性進(jìn)行分析研究，通過實(shí)體工程應(yīng)用和大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了各種瀝青結(jié)構(gòu)層厚度、級(jí)配與油石比的變異性，以及攤鋪瀝青混合料級(jí)配變異性分布特征與變異程度。通過成型瀝青路面空隙率變異性分析，得到了級(jí)配和油石比變異性、以及各瀝青結(jié)構(gòu)層的殘余空隙率變異性分布水平與分布規(guī)律及其對(duì)路面綜合路用性能的影響規(guī)律。最后給出了施工變異性技術(shù)參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)與施工工藝控制的建議。　　以上研究成果己在安徽省多條高速公路瀝青路面中得以應(yīng)用和驗(yàn)證。結(jié)果表明，研究成果有助于提高材料組成設(shè)計(jì)與施工一體化水平，降低施工變異性，提高路面施工質(zhì)量?！　?

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