沥青稳定碎石下面层性能及施工工艺研究

摘要

为了减少半刚性基层沥青路面反射裂缝，近年来国内一些省份在公路建设中开始使用柔性基层，由于沥青价格较高，柔性基层沥青路面建设费用与半刚性基层路面相比大幅上扬，且国内对于柔性基层沥青路面车辙问题研究不足，缺乏科学的技术规范。因此，柔性联结层和半刚性基层相结合的结构形式成为目前较为常见的结构组合型式。其上层为沥青稳定碎石柔性层、下层为半刚性基层，既具有半刚性基层强度高、承载能力大的优点，又可以发挥柔性层良好的抗变形和抗开裂能力，同时也降低了路面建设费用。
　　我国对于沥青稳定碎石结构层的设计施工等方面的研究尚处于起步阶段，缺乏科学的技术标准和设计指南，相关研究中提出的设计指标及参数多针对工程所在地实际情况，适用性受到限制。目前对于沥青稳定碎石结构层的力学计算分析多采用传统层状体系理论，缺乏对大粒径混合料细观力学行为的研究。
　　针对以上问题，本文以河南省济源至焦作高速公路路面工程为依托，对ATB-30沥青稳定碎石在下面层中的应用进行深入研究。分析马歇尔设计方法存在的局限性，确定ATB-30下面层的配合比设计方法，结合依托工程具体情况选择ATB-30混合料原材料，并进行配合比组成设计，确定ATB-30沥青稳定碎石混合料生产配合比，并对其路用性能进行检测。利用离散元方法(PFC2D)生成二维ATB-30下面层细观模型，在施加标准轴载作用下，追踪荷载作用位置处的接触力、颗粒位移。构建4cmAC-13上面层+6cmAC-20中面层+10cmATB-30下面层的路面结构，追踪施加标准轴载后路面结构的细观响应，从细观角度阐释颗粒间的相互作用以及各层路面结构承受荷载作用的机理。确定不同阶段ATB-30沥青稳定碎石混合料施工温度控制范围，提出了ATB-30沥青稳定碎石混合料的施工工艺及施工质量控制措施，为ATB-30沥青稳定碎石混合料的施工应用提供参考依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究及应用现状

1．2．2 国内研究及应用现状

1．2．3 国内外研究现状评价

1．3 主要研究内容

第二章 沥青混合料配合比设计理论及离散元方法

2．1 马歇尔方法

2．2 Superpave设计方法

2．2．1 Superpave沥青混合料的特点

2．2．2 Superpave设计流程

2．2．3 Superpave沥青混合料设计方法的优点

2．3 离散元理论

2．3．1 基本原理

2．3．2 基本假设

2．3．3 离散元颗粒模型

2．3．4 离散元颗粒生成

2．4 本章小结

第三章 ATB-30混合料配合比设计与路用性能研究

3．1 原材料选择

3．3．1 沥青

3．3．2 粗集料

3．3．3 细集料

3．3．4 填料

3．2 ATB-30混合料配合比组成设计

3．2．1 ATB-30目标配合比设计

3．2．2 ATB-30生产配合比设计

3．2．3 ATB-30生产配合比验证

3．3 ATB-30混合料路用性能分析

3．3．1 高温稳定性

3．3．2 低温抗裂性

3．3．3 水稳定性

3．4 本章小结

第四章 基于二维颗粒流程序的ATB-30细观力学分析

4．1 ATB-30级配确定

4．2 ATB-30下面层力学分析

4．2．1 细观模型的构建

4．2．2 荷载作用后的细观响应

4．3 面层结构的力学分析

4．3．1 细观模型的构建

4．3．2 荷载作用后的细观响应

4．4 本章小结

第五章 ATB-30施工工艺研究

5．1 施工前准备工作

5．2 ATB-30混合料的拌和与运输

5．2．1 ATB-30混合料温度控制

5．2．2 施工设备

5．2．3 沥青混合料的拌和

5．2．4 沥青混合料运输

5．3 沥青混合料的摊铺

5．4 ATB-30混合料的碾压

5．5 本章小结

第六章 主要结论及建议

6．1 主要结论

6．2 进一步研究的建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果