基于细观结构特征的集料认同特性与混合料抗滑性能表征及控制研究

摘要

沥青路面的路用性能是交通运输工程可持续发展的重要保证。其中，路面的抗滑特性会显著影响道路质量和行车安全，而路用集料的矿物特性和形态特性是影响沥青路面抗滑性能的关键因素。然而，工程中所应用的优质石料作为一种不可再生资源，因其需求量大而被过度开采，在未来必将出现矿石资源危机。所以，路用集料的优选和高效利用对基础设施建设和现代交通运输具有重要的意义。
　　本文收集了来自7种产地、具有不同矿物组成的石料，基于它们不同的料源特性和相同的破碎方式，对破碎后的成品粗集料的认同特性（针片状含量、粒形、棱角性、表面纹理等）进行研究。对其中4种产地的集料进行形态、矿物特性的细致测量。为模拟行车轮胎对集料的磨耗作用，通过洛杉矶磨耗试验改变粗集料的外形，使用AIMS II集料形态测试系统对集料磨耗前后的形态特性进行定量研究。通过多晶体X-ray衍射分析法从岩相学的角度研究矿物成分与含量对粗集料磨耗行为的影响。提出用于定量评价不同种类粗集料的磨耗行为的指标：粗集料磨耗损失比（ALRCA）。根据莫氏硬度与含量权重分析得到，主要矿物组成中含有莫氏硬度大于6的矿物会有效提高集料的抗磨耗性。
　　通过研究发现，磨耗行为对集料会产生两种影响：使粗集料更接近球体，却使它们的表面更为粗糙（如石灰岩）；或者磨耗行为对集料形状没什么改变，却使集料表面更加光滑（如凝灰岩）。此外，本文研究了粗集料对沥青混合料抗滑性能的影响。将不同磨耗作用下的粗集料成型混合料试件，并对这些试件使用传统抗滑性能测试方法和三维激光扫描、非接触式骨料暴露率图像识别测试等新测试方法测试沥青混合料的抗滑性能。并给出三维激光测试混合料构造深度的推荐结构形式—直射式反视角结构，同时对激光方向提出要求。提出用于定量评价沥青混合料的抗滑性能的指标：骨料暴露率（CAER）。根据CAER值可得，对于AC-16级配，骨料为石灰岩的沥青混合料，为路面提供磨耗的关键粒径档为9.5mm和13.2mm。在AC-16级配中，粒径为16mm的粗集料对沥青路面的抗滑性能几乎没有贡献。

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容与技术路线

第二章 集料认同特性的表征方法比选研究

2.1 集料认同特性的重要性与其表面结构特征的主要研究内容

2.2 基于图像技术的集料认同特性评价方法

2.3 AIMS 工作原理与应用研究

2.4 本章小结

第三章 标准化破碎工艺对集料认同特性的影响研究

3.1 集料标准化加工工艺与设备特性分析

3.2 立轴冲击式破碎机对集料的设备参数与破碎效果研究

3.3产地、破碎参数与粒径对集料形态特征影响研究

3.4 本章小结

第四章 基于岩相学的集料认同特性与磨耗行为相关性影响

4.1 磨耗行为对集料表面结构改变机理分析

4.2料源产地对粗集料形态特性影响研究

4.3 磨耗行为对粗集料的表面结构影响分析

4.4 磨耗次数与粒径对集料表面结构影响分析

4.5 粗集料形态特性与磨耗特性的岩相学机理分析

4.6 本章小结

第五章 沥青路面抗滑性能表征与控制研究

5.1 沥青路面室内抗滑性能研究

5.2抗滑性能的非接触式测量

5.3沥青混合料抗滑性能的控制研究

5.4本章小结

结论

1. 主要结论

2. 进一步研究建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢