【博士】瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料配合比設(shè)計方法及技術(shù)性能研究【2007】

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內(nèi)容簡介

　　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：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　半剛性基層瀝青路面存在嚴(yán)重的反射裂縫及水損害等早期破壞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響道路的服務(wù)能力。與半剛性基層相比，瀝青穩(wěn)定碎石基層能與面層牢固粘結(jié)保證層間連續(xù)接觸，避免瀝青層內(nèi)部出現(xiàn)較大的剪應(yīng)力和彎拉應(yīng)力，不會產(chǎn)生干縮開裂，可以有效抑制和減少瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生，具有水穩(wěn)定性好、施工速度快、維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。本文在分析瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的性能要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的配合比設(shè)計方法及技術(shù)性能進(jìn)行了深入研究。　　分別采用現(xiàn)行規(guī)范推薦方法、Superpave方法、CAVF法和貝雷法設(shè)計了四種密級配，然后分別用大馬歇爾設(shè)計法、Superpave設(shè)計法、力學(xué)指標(biāo)設(shè)計法對所設(shè)計的四種密級配進(jìn)行最佳油石比的確定。根據(jù)設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果對這幾種方法進(jìn)行了比較評價，提出了適合我國國情的密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計方法：首先采用本研究首次提出的五控制點(diǎn)級配設(shè)計方法設(shè)計瀝青混合料的級配；然后采用大馬歇爾擊實(shí)成型試件的力學(xué)指標(biāo)設(shè)計方法來確定密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料的最佳油石比，并在初步確定最佳油石比后可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加O～0．2％作為最終的最佳油石比。最后根據(jù)確定的配合比拌制瀝青混合料成型試件進(jìn)行抗永久變形性能和抗疲勞性能等路用性能檢驗(yàn)。　　分別采用現(xiàn)行規(guī)范推薦方法、SAC斷級配設(shè)計法設(shè)計了兩種開級配，然后分別用OGFC設(shè)計法和本研究提出的析漏損失指標(biāo)設(shè)計法對所設(shè)計的兩種開級配進(jìn)行最佳油石比的確定，并對這幾種方法進(jìn)行了比較評價，提出了適合我國國情的開級配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的配合比設(shè)計方法：根據(jù)實(shí)體工程的氣候條件和交通條件，采用SAC斷級配設(shè)計方法進(jìn)行級配組成設(shè)計；然后采用大馬歇爾擊實(shí)試件的析漏損失指標(biāo)設(shè)計法確定最佳油石比，并可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減少0---0．1％作為最終的最佳油石比。最后根據(jù)確定的配合比拌制瀝青混合料成型試件進(jìn)行排水性能、水穩(wěn)定性和抗永久變形性能和抗疲勞性能等路用性能檢驗(yàn)?！　「鶕?jù)瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的路用性能要求，對所設(shè)計的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的抗永久變形性能、抗疲勞性能、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性等路用性能進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明：采用貝雷法設(shè)計的密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料具有最優(yōu)的路用性能：采用SAC斷級配設(shè)計法的開級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料具有良好的路用性能利用彈性層狀體系理論、ANSYS有限元和斷裂力學(xué)原理分析了半剛性下基層開裂時瀝青穩(wěn)定碎石基層在輪胎荷載作用下和瞬態(tài)溫度應(yīng)力作用下的應(yīng)力應(yīng)變狀況。研究結(jié)果表明：采用密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層能使各面層的最大拉應(yīng)力和最大拉應(yīng)變都有所降低，受力更加均勻，但柔性基層的最大拉應(yīng)力和最大拉應(yīng)變有所增加。采用開級配瀝青穩(wěn)定碎石基層可使柔性基層所受的最大拉應(yīng)力和最大拉應(yīng)變都有所下降，但使各面層的最大拉應(yīng)力和最大拉應(yīng)變都有所增加。輪載應(yīng)力是引起復(fù)合基層瀝青路面反射裂縫的主要因素，其次才是溫度應(yīng)力。　　模擬工程實(shí)際情況，開發(fā)了全新的瀝青穩(wěn)定碎石混合料抗反射裂縫儀和抗反射裂縫試驗(yàn)方法，首次提出采用終裂壽命作為瀝青穩(wěn)定碎石混合料抗反射裂縫能力的評價指標(biāo)。研究結(jié)果表明：瀝青穩(wěn)定碎石混合料空隙率越小，油石比越大，溫度變形越小，則抗反射裂縫能力越好。瀝青穩(wěn)定碎石混合料的抗反射裂縫能力與低溫彎曲試驗(yàn)得到的抗彎拉強(qiáng)度有很好的相關(guān)關(guān)系。　　依托許平南高速公路工程項目，對瀝青穩(wěn)定碎石基層的施工技術(shù)進(jìn)行了研究，推薦了合理的瀝青穩(wěn)定碎石基層施工工藝和質(zhì)量控制指標(biāo)，提出了防治離析措施?！　?

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