基于高温性能的AC-13沥青混合料矿料级配优化设计模型研究

摘要

本文以我国高等级道路沥青路面面层采用较多的AC-13型沥青混合料作为沥青混合料研究类型，并在现行规范AC-13型的级配范围内，以贝雷系数比CA、FAc和FAf作为试验级配的选择因数，选择10条级配进行试验研究。 通过室内的大量试验，对试验结果进行整理，分析各级配沥青混合料的体积指标(VV、VMA、VFA)和马歇尔试验指标(MS、FL)和高温稳定性指标(DS、δ)以及沥青膜有效厚度DA、粉胶比FB和矿料的体积百分率V<,g>与贝雷系数比(CA、FAc和FAf)之间的关系： ①、根据本文的试验研究分析，对CA、FAc和FAf的取值范围，本文推荐CA取值范围为0.4～0.65，FAc和FAf的取值范围为0.4～0.5比较合理； ②、贝雷系数CA比、FAc比和FAf比三个参数中，FAc对沥青混合料的各指标比另外两个贝雷系数要显著，尤其是对混合料的高温性车辙试验动稳定度成线形关系，以及当FAc小于0.5时，对混合料的高温性车辙试验相对变形率也近似一条直线； ③FAf对沥青混合料的体积指标影响显著，而对沥青混合料的稳定度、流值、动稳定度和沥青膜有效厚度影响较小，却对混合料高温稳定性的相对变形率影响比对其他指标的影响较显著。 对这10条级配的试验结果，采用SPSS统计软件以贝雷系数为自变量，以沥青混合料的体积指标(VV、VMA、VFA)和马歇尔试验指标(MS、FL)和高温稳定性指标(DS、δ)以及沥青膜有效厚度DA、粉胶比FB和矿料的体积百分率V<,g>指标为因变量进行多元回归分析，回归出贝雷系数比与沥青混合料对应指标的回归方程。将回归的方程联立建立方程组，利用Excel软件的规划求解，以满足规范的体积指标和路用性能为优化约束条件，以高温稳定性为最优目标函数，对回归的方程组实行优化求解，求出贝雷系数的取值，再通过求解的贝雷系数反算出各控制粒径的通过率，从而确定出优化后得高温性能好的级配。对优化级配的检验试验可得：优化后的沥青混合料各体积参数和路用性能指标均满足规范要求。与原试验的10种沥青混合料的性能指标相比，其混合料高温性能都有很大的提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.3研究的意义

1.4技术路线

1.5本项目的特色与创新之处

第二章级配理论

2.1概述

2.2贝雷法概述

2.2.1贝雷法简介

2.2.2贝雷法沥青混合料设计方法

2.3.评价参数的取值及与体积指标之间的变化规律

2.4.贝雷法设计程序

第三章原材料与沥青混合料试验

3.1原材料试验

3.1.1沥青试验

3.1.2集料试验

3.2粗集料堆积密度试验

3.2.1粗集料堆积密度试验

3.2.2粗集料堆积骨架空隙率

3.3试验级配

3.4本章小结

第四章沥青混合料试验

4.1马歇尔试验

4.1.1马歇尔试件制备

4.1.2计算说明

4.1.3沥青混合料最大理论密度

4.1.4沥青混合料马歇尔试验

4.2沥青混合料最佳油石比

4.2.1马歇尔试验确定最佳沥青用量

4.2.2目标空隙率确定最佳沥青用量

4.3沥青混合料高温稳定性试验

4.4沥青混合料冻融劈裂试验

4.5本章小结

第五章贝雷系数与各指标间的关系

5.1贝雷系数对体积指标的分析

5.1.1贝雷系数对空隙率(VV)和矿料间隙率(VMA)指标分析

5.1.2贝雷系数对沥青饱和度(VFA)指标分析

5.2贝雷系数对沥青混合料马歇尔试验指标分析

5.3贝雷系数对高温性能分析

5.4贝雷系数与各指标分析

5.5本章小结

第六章多元线性回归分析

6.1多元线性回归分析

6.1.1多元线性回归的概念

6.1.2多元逐步回归概念

6.1.3方程显著性检验

6.2沥青混合料体积指标回归

6.3沥青混合料马歇尔试验指标回归

6.4沥青混合料高温性能回归

6.5沥青混合料有效沥青膜厚度与粉胶比回归

6.6最佳油石比(OAC)与冻融劈裂强度比(TSR)回归

6.7本章小结

第七章优化级配验证

7.1最佳级配优化

7.1.1 Excel规划求解的基本步骤

7.1.2规划求解回归方程组

7.2优化级配检验

7.2.1马歇尔试验

7.2.2沥青混合料使用性能试验

7.2.3优化级配检验总结

7.3本章小结

第八章结论及进一步研究设想

8.1本文主要结论

8.2进一步研究设想

参考文献

致谢

附录