沥青混合料抗剪性能影响因素及剪切疲劳试验研究

摘要

随着重载和轮胎压力的与日俱增，沥青路面的早期损坏日益严重，与之息息相关的沥青混合料抗剪性能越来越引起人们的重视。剪切性能是沥青混合料最基本的力学性能，然而在以往的混合料设计方法中没有得足够的重视；本文对沥青混合料的抗剪性能影响因素和剪切疲劳试验做了研究。首先，论文详细介绍了一种新的用于评价沥青混合料抗剪性能的试验方法——单轴贯入法，对该方法的可行性、试验条件的确定以及试验数据的处理方法进行了分析和阐述。其次，从材料、混合料的级配和体积参数以及温度等方面入手，对影响沥青混合料抗剪性能的各种因素进行了分析。研究表明：(1)集料性质尤其是针片状含量显著地来影响混合料的抗剪性能，应该提高对集料针片状颗粒含量的限制。(2)沥青种类不同，抗剪性能也发生变化。对于密级配，粘度大、高温稳定性好的沥青会增加混合料的抗剪强度，沥青的粘聚力起主导作用；对于开级配，沥青的作用降低，混合料的抗剪强度不规则变化；最大剪应力处的变形值和沥青的粘温性质有良好的相关性。(3)混合料的抗剪性能可以很好地评价原材料的品质，进行抗剪性能研究十分必要。(4)级配显著影响混合料的抗剪性能，在不产生离析的情况下，粗集料的增加会使抗剪强度增大。(5)不同沥青用量的抗剪试验表明，传统的马歇尔试验确定的最佳油量偏大，将导致混合料抗剪性能的降低。(6)在30℃～60℃范围内，混合料的抗剪指标和温度有着良好的线性关系，随着温度的增加抗剪性能降低。(7)采用水中重法测定混合料的空隙率指标稳定程度优于表干法，空隙率指标对混合料的抗剪性能影响很大，进行抗剪试验应保证空隙率波动不大。然后，本文对沥青混合料的剪切疲劳试验进行了研究。通过不同荷载作用下的剪切疲劳试验，回归得到了几种形式的混合料剪切疲劳方程，对路面的剪切疲劳破坏进行初步的预估；分析了温度、荷载频率和作用时间以及材料等因素对剪切疲劳的影响；阐述了沥青混合料剪切疲劳变形的三阶段规律，给出了模型，说明沥青混合料的剪切疲劳性能可以很好的反映路面的实际状况。最后，对进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词：沥青混合料，抗剪性能，单轴贯入，影响因素，剪切疲劳

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2研究现状

1.2.1沥青混合料的抗剪性能评价方法

1.2.2沥青混合料的强度影响因素

1.2.3沥青混合料疲劳性能及试验方法

1.3研究的内容和技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

第2章沥青混合料抗剪性能的试验方法简介

2.1单轴贯入试验的可行性探讨

2.1.1车辆荷载作用下道路内的受力分析

2.1.2单轴贯入的受力分析及两种方式的比较

2.2单轴贯入试验条件的确定

2.3剪切试验原理

2.4试验数据的处理方法

2.5小结

第3章材料因素对沥青混合料抗剪性能的影响

3.1集料对沥青混合料抗剪性能的影响

3.1.1集料的性质

3.1.2不同集料条件下沥青混合料的抗剪性能

3.2沥青对沥青混合料抗剪性能的影响

3.2.1沥青的性能试验

3.2.2不同沥青条件下沥青混合料的抗剪性能

3.3级配对沥青混合料抗剪性能的影响

3.4沥青用量对沥青混合料抗剪性能的影响

3.4.1不同油量下的沥青混合料马歇尔试验

3.4.2不同油量下的沥青混合料抗剪试验

3.5环境温度变化与混合料抗剪性能之间的关系

3.5.1试验方案

3.5.2试验结果及分析

3.6本章小结

第4章沥青混合料体积参数与抗剪性能研究

4.1空隙率指标的研究

4.1.1试验方案的选择

4.1.2试验材料和试件制备

4.1.3空隙率试验结果及分析

4.2沥青混合料体积参数与抗剪性能之间的关系

4.2.1试验方案

4.2.2试验结果和分析

4.3小结

第5章沥青混合料剪切疲劳试验初探

5.1概述

5.2试验思路和条件

5.3外界条件对剪切疲劳的影响

5.3.1荷载水平的影响

5.3.2温度的影响

5.3.3荷载频率和作用时间的影响

5.4材料因素对剪切疲劳的印象

5.4.1沥青种类的影响

5.4.2集料的影响

5.5剪切疲劳规律的进一步探讨

5.5.1永久变形的三阶段模型

5.5.2剪切疲劳产生的永久变形规律

5.6小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果