粗集料级配及形貌对沥青混合料结构和性能的影响研究

摘要

沥青混合料的结构骨架和沥青混合料强度形成机理密不可分，粗集料又是沥青混合料结构骨架的组成要素之一，其级配组成势必会对沥青混合料的结构及性能产生影响。另一方面，针片状颗粒作为粗集料典型的结构形貌，其含量的多少对沥青混合料的性能有着重要影响。但在现有的研究中，研究者们在研究该问题时焦点主要集中在沥青混合料的宏观性能的对比分析上，很少立足于沥青混合料组成结构对其宏观性能的影响。为此，本文重点开展粗集料级配波动及针片状含量对沥青混合料的组成结构和性能的影响研究，建立沥青混合料结构和宏观性能的关系。本文的主要内容及成果概括如下：
　　首先，以两类典型级配的沥青混合料为研究对象，基于CT扫描成像技术获取试件全局结构信息。借助数字图像分析技术对沥青混合料的粗集料颗粒的形貌特征、骨架结构和空隙的空间信息进行了系统研究，采用数理统计对组成结构参数进行分析，建立沥青混合料组成结构的评价指标。
　　其次，为了量化粗集料组成和针片状颗粒含量对沥青混合料黏弹特性和力学性能的影响，以粗集料级配和针片状含量为变量，获取在不同环境温度和荷载频率条件下的动态响应特性。基于改进 CAM模型，对上述材料的结果进行模型的拟合，并以*eG、*gG、 fc、me、δm、 ft等黏弹参数实现粗集料级配和针片状含量对沥青混合料力学性能和黏弹特性的影响程度进行量化分析。结果表明，粗集料级配波动和针片状颗粒含量变化对沥青混合料的复数模量、相位角和黏弹参数产生了显著影响。在此基础上，采用偏相关性分析方法，实现沥青混合料结构和力学性能的相关性评价。
　　最后，结合沥青混合料的抗永久变形能力的评价方法，采用偏相关分析法分析了其结构和流变时间的相关关系，结果显示，粗集料级配和针片状含量对沥青混合料的抗变形能力具有显著影响。进一步参考 Burgers蠕变模型，对蠕变曲线进行拟合得到黏弹参数，阐明了粗集料级配和针片状含量对沥青混合料黏弹参数的影响。在此基础上，分析了沥青混合料结构和黏弹参数的相关性。
　　本文在沥青混合料的结构组成、黏弹特性和抗变形能力等方面开展了一系列的研究工作，阐明了粗集料级配和针片状颗粒含量对沥青混合料结构和性能的影响规律，在此基础上实现了沥青混合料组成结构和宏观性能的相关性评价。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3研究内容与技术路线

第2章 试验与研究方法确定

2.1 原材料性质及沥青混合料设计

2.2 试验方法

2.3 数据分析方法

2.4 本章小结

第3章 基于工业CT技术的沥青混合料组成结构研究

3.1 粗集料级配及针片状含量对沥青混合料体积参数影响分析

3.2 沥青混合料中粗集料形貌特征分析

3.3 粗集料级配及针片状含量对粗集料骨架结构影响分析

3.4 粗集料级配及针片状含量对沥青混合料空隙结构影响分析

3.5 本章小结

第4章 粗集料级配及形貌对沥青混合料黏弹特性影响研究

4.1 复数模量主曲线分析方法

4.2 粗集料级配及针片状含量对沥青混合料黏弹特性影响分析

4.3 沥青混合料组成结构与性能相关性分析

4.4 本章小结

第5章 粗集料级配及形貌对沥青混合料抗变形性能影响研究

5.1 流变时间统计分析

5.2 基于Burgers模型的沥青混合料蠕变特性分析

5.3 本章小结

结论及展望

一、主要结论

二、主要创新点

三、展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢