沥青胶结料稠度试验方法及应用研究

摘要

沥青路面以其优越的使用性能在世界范围内得到了广泛应用，但随着我国国民经济的高速发展，交通量迅速增长，车辆大型化、重载化、交通渠化等问题日益严重，部分沥青路面出现了早期的破坏。其中，沥青面层永久变形是路面早期损坏的主要类型之一，而沥青胶结料的高温性能差是导致沥青路面车辙的重要因素。虽然目前我国《公路沥青路面施工技术规范》对沥青高温性能有软化点、针入度等指标和标准的要求，但分析结果表明其与路面高温性能的相关性较差。因此，进行沥青高温新指标的研究对提高路面高温性能具有重要的现实意义。 本文利用我国白行研发的沥青稠度测试仪，从表征沥青高温状态的粘稠度入手，围绕着沥青稠度测试方法、稠度和粘度关系以及纯粘性稠度和稠度一温度指数指标和标准的提出等方面进行了研究。 首先，论文根据牛顿液体粘稠度测试原理，分析了沥青稠度测试仪的设计原理，以及测试设备的特点和优点；对稠度测试仪各系统进行精度标定，研究了稠度测试仪的稳定性；由误差传递的路径，分析稠度测试误差的来源，并提出了误差消除的措施。 其次，通过大量的沥青稠度试验，分析各试验步骤对稠度测试结果的影响，在此基础上提出了适合我国沥青稠度仪的稠度测试方法。主要分析内容包括：试模的选择、沥青浇模温度的确定、平行试件个数的选择、冷却方式和冷却温度的确定、沥青试件在水浴中恒温时间的确定、稠度试验温度的选择以及稠度试验时剪切速度和位移的确定等7个主要方面。 第三，在分析沥青剪切过程中剪应力和剪变率分布规律的基础上，从稠度计算假定入手，研究了稠度本质特性。通过分析稠度、旋转粘度、毛细管粘度的测试和计算差别，研究稠度与粘度的关系。 第四，由沥青粘弹特性的分析，提出了沥青纯粘性稠度指标；对沥青纯粘性稠度与常规高温指标和沥青混合料动稳定度的进行了相关性分析，验证了纯粘性稠度作为沥青高温指标的合理性。通过常规高温指标的标准和对沥青混合料高温性能的要求，推荐了纯粘性稠度标准的建议值。 最后，在沥青稠度和温度的关系分析的基础上，提出了表征沥青感温性的稠度-温度指数及其计算方法。从测试误差和测试温度两个方面，对稠度-温度指数与针入度指数的稳定性进行了评价，验证了稠度-温度指数作为感温指标的合理性。最后，给出了沥青稠度-温度指数标准的建议值。 本文通过试验分析研究，对沥青稠度试验方法以及稠度在高温性能和感温性能方面的应用进行了一定的探讨，为高温和温度敏感性新指标的应用提供了一定的依据。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外沥青高温指标分析

1.2.1国内沥青常规高温指标分析

1.2.2国外沥青高温指标分析

1.3沥青稠度研究现状

1.3.1沥青稠度的引入

1.3.2沥青稠度研究现状

1.4本文研究目的及主要内容

第二章沥青稠度测试仪

2.1沥青粘度测试设备的回顾

2.1.1毛细管粘度计

2.1.2滑板粘度计

2.1.3旋转粘度计

2.1.4动态剪切流变仪

2.2沥青稠度测试仪的研制

2.2.1沥青流动特性

2.2.2稠度测试原理

2.2.3测试原理的优势

2.2.4试验参数的计算

2.3沥青稠度测试仪的构造

2.4稠度仪测试精度的控制

2.5稠度测试稳定性分析

2.6稠度测试误差的消除

2.7沥青稠度测试仪的优点

2.8本章小结

第三章沥青稠度试验方法研究

3.1试模的选择以及沥青浇模温度的控制

3.1.1试模的选择

3.1.2沥青浇模温度的控制

3.2平行试件个数的确定

3.3冷却方式和冷却温度选择

3.4沥青在水浴中恒温时间的确定

3.5稠度测试温度的选择

3.6试样剪切速度和剪切位移的确定

3.7稠度试验方法

3.7.1目的与适用范围

3.7.2仪具与材料

3.7.3方法与步骤

3.7.4报告

第四章稠度本质和粘度与稠度关系研究

4.1稠度本质

4.1.1剪应力和剪变率的分布规律

4.1.2稠度计算假定

4.1.3稠度本质

4.2稠度与粘度关系

4.2.1旋转粘度本质

4.2.2真空减压毛细管粘度

4.2.3稠度与粘度关系

4.3稠度相对于其他指标的优势

4.4本章小结

第五章沥青流变规律研究

5.1沥青流变性简介

5.1.1常见流动类型

5.1.2沥青流动原因

5.2剪切流动的规律研究

5.2.1剪应力与剪变率关系

5.2.2剪应力与剪切变形关系

5.3稠度变化规律分析

5.3.1稠度随剪变率变化规律

5.3.2稠度随剪应力变化规律

5.3.3复合流动度

5.4本章小结

第六章沥青纯粘性稠度研究

6.1沥青纯粘性稠度的引入

6.2稠度纯粘性稠度与常规高温指标的比较分析

6.2.1纯粘性稠度与常规高温指标

6.2.2纯粘性稠度与SHRP车辙因子的关系

6.3纯粘性稠度与沥青混合料高温性能的关系分析

6.4纯粘性稠度标准研究

6.4.1基质沥青纯粘性稠度标准

6.4.2改性沥青纯粘性稠度标准

6.5本章小结

第七章沥青温度敏感性指标评价和稠度—温度指数的研究

7.1沥青稠度—温度指数的计算

7.2稠度—温度指数和针入度指数的敏感性与稳定性分析

7.2.1稠度测试误差对稠度—温度指数的影响

7.2.2测试温度对稠度—温度指数的影响

7.3稠度—温度指数标准

7.4本章小结

第八章结论与建议

8.1研究主要成果及创新点

8.2进一步研究建议

8.3结束语

参考文献

致谢

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