考虑抗离析性能的沥青碎石平衡设计方法研究.docx

考虑抗离析性能的沥青碎石平衡设计方法研究目前 ,ATB 在施工中容易产生离析, 使得沥青路面早期损坏严重, 已是道路界亟待解决的问题之一。提高ATB设计水平 , 减少施工过程中沥青混合料的离析,提高其均匀性 , 可有效延长沥青路面的服务寿命。在借鉴国内外研究成果的基础上, 本文通过室内外试验和理论分析, 对 ATB抗离析性能和评价方法进行分析, 并深入研究考虑抗离析性能的ATB平衡设计方法 , 对提高沥青路面质量具有重要意义。 对 ATB路面离析调查发现 , 针对同一配合比 , 施工单位的施工水平是 ATB级配离析的重要影响因素 ; 在施工水平一定的情况下 ,ATB 自身组成也是级配离析的重要影响因素。采用离散元法对 ATB离析进行了模拟 , 发现混合料下落高度、集料级配均是影响离析程度的重要因素。根据集料散落体特性 , 研发了 ATB 离析测试仪 , 提出了 ATB 离析测试方法 , 提出了以粗集料离析值、 细集料离析值为指标分别评价粗集料、细集料的离析程度 , 并提出了以集料离析值为指标评价 ATB抗离析性能。通过室内试验 , 分析了离析程度对 ATB体积参数、高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和力学强度等技术特性的影响 ; 综合 ATB各项技术指标与集料离析值的关系 , 推荐 ATB离析等级的评价标准 : 集料离析值 <20 为轻度离析 ,20 集料离析值 40 为中度离析 , 集料离析值 >40 为重度离析。对集料级配进行了分形描述 , 分形维数对 ATB抗离析性能有显著影响 , 随着分形维数的增大 , 离析程度先减小后增大 ; 基于抗离析性能推荐了 ATB-25 的集料级配。分析了分形维数与 ATB路用性能的关系 , 基于各项性能的均衡性 , 优化了ATB-25 级配范围。通过室内正交试验, 发现 26.5mm、9.5mm和 4.75mm为 ATB-25级配离析的关键筛孔。通过室内试验 , 研究了胶浆种类对 ATB抗离析性能的影响 , 采用 SBS改性沥青和低标号基质沥青能显著提高ATB抗离析性能 ; 分析了胶浆种类与ATB路用性能的关系 , 基于各项路用性能的均衡性, 推荐了胶浆种类使用区域。 研究了粉胶比对ATB抗离析性能的影响 , 采用较高的粉胶比能提高ATB抗离析性能 ; 分析粉胶比与ATB路用性能的关系 , 基于各项路用性能的均衡性, 推荐了粉胶比使用范围。在分析集料形状多样性的基础上, 通过改变集料的体积因子和表面积因子,建立了多集料形状的集料比表面积计算模型; 基于胶浆膜厚度对ATB抗离析性能与路用性能的影响 , 平衡各项路用性能 , 推荐了胶浆膜厚度使用范围; 基于表面积计算模型与胶浆膜厚度 , 提出了沥青胶浆用量的预估方法。在分析ATB设计指标与评价方法的基础上 , 提出了各项综合性能权重的确定方法, 提出了基于综合性能的沥青胶浆用量确定方法。从级配组成设计、胶浆组成设计、最佳胶浆用量确定和路用性能检验等方面,建立了考虑抗离析性能的ATB平衡设计体系。并依托实体工程, 验证了平衡设计方法能有效减少ATB离析程度。