重载长大纵坡沥青稳定碎石材料组成设计及路用性能研究

摘要

高速公路重载长大纵坡路段应力应变分布规律较普通路段不同，对沥青混合料抗高温变形、抗疲劳及抗剪切能力要求更为严格。密级配沥青稳定碎石是骨架密实型混合料，具有良好的高温抗车辙及抗剪切能力。本文结合甘肃省交通厅项目[甘交工(科研)2012年第03号]《黄土地区高速公路长大纵坡路段沥青路面关键技术研究》，对重载长达纵坡路段沥青稳定碎石材料组成设计及路用性能进行深入研究。
　　本文采用Bisar3.0软件进行路面结构受力分析，研究重载长大纵坡路段下面层应力应变分布规律及拉应力、剪应力最大值。以规范中ATB-30级配范围中值为中心，通过变化粗、细集料各级粒径的含量，得到五种类型级配。采用基于比表面积和油膜厚度的特征因素模型法确定初始最佳沥青用量;以石-石接触度SSC(stone-on-stone contact)、动稳定度及抗剪强度为评价指标，分析沥青稳定碎石混合料中粗集料和细集料不同比例对骨架结构及抗剪强度的影响规律，提出适合于高速公路重载长大纵坡路段ATB-30粗集料界限，并优选出三种级配;最后用旋转压实体积法确定最佳沥青用量。对所优选的三种级配沥青稳定碎石混合料进行高温稳定性，低温抗裂性，水稳定性，疲劳性及抗剪性试验，验证其综合路用性能，并与试验路现场级配作对比分析。
　　以《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)为依据，结合甘肃省雷西高速公路长大纵坡路段现场试验路及国内外相关研究成果，对ATB-30混合料拌和、运输、摊铺、碾压等环节离析控制措施及质量控制进行研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 国外研究概况

1．2．2 国内研究概况

1．3 主要研究内容及技术路线

第二章 重载长大纵坡下面层路面力学响应及ATB-30结构特性

2．1 路面结构力学分析

2．1．1 弹性层状体系理论

2．1．2 计算软件Bisar简介

2．1．3 计算结构及参数的确定

2．1．4 路面结构应力应变分析

2．2 沥青混合料结构和强度理论

2．2．1 沥青混合料组成结构类型

2．2．2 沥青混合料的强度形成原理

2．3 重载长大纵坡下面层沥青混合料性能要求

2．4 本章小结

第三章 重载长大纵坡ATB-30材料组成设计研究

3．1 原材料试验及技术指标

3．1．1 粗集料

3．1．2 细集料

3．1．3 填料

3．1．4 沥青

3．2 初始沥青用量确定方法的研究

3．3 ATB-30矿料级配组成设计研究

3．3．1 矿料级配设计理论

3．3．2 粗集料骨架结构评价方法研究

3．4 最佳沥青用量的确定

3．4．1 最佳沥青用量的计算

3．4．2 最佳油膜厚度的计算

3．5 本章小结

第四章 沥青稳定碎石混合料路用性能研究

4．1 高温稳定性

4．1．1 车辙试验方法

4．1．2 车辙试验结果

4．2 低温抗裂性

4．2．1 小梁弯曲试验

4．2．2 小梁弯曲试验结果与分析

4．3 水稳定性

4．3．1 浸水马歇尔试验

4．3．2 冻融劈裂强度试验

4．4 疲劳性能

4．4．1 疲劳试验方法

4．4．2 试件成型

4．4．3 疲劳试验方案

4．4．4 疲劳试验结果与分析计算

4．5 抗剪性能

4．5．1 单轴贯入试验

4．5．2 抗剪强度参数

4．5．3 试验结果与分析

4．6 本章小结

第五章 沥青稳定碎石离析控制措施研究

5．1 试验路简介

5．2 ATB-30混合料离析控制措施

5．2．1 施工前准备工作

5．2．2 ATB-30混合料拌和

5．2．3 ATB-30混合料运输

5．2．4 ATB-30混合料摊铺

5．2．5 ATB-30混合料碾压

5．3 质量控制

5．3．1 取样和试验

5．3．2 质量检验

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 主要创新点

6．3 进一步研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及参与的科研项目