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粗集料形状特征及其对沥青混合料性能影响试验研究
| 论文题名： | 粗集料形状特征及其对沥青混合料性能影响试验研究 |
| 关键词： | 粗集料;轮廓形状;沥青混合料;骨架结构 |
| 摘要： | 粗集料通过嵌挤形成的骨架结构是沥青混合料强度的主要来源，而粗集料自身形状特征又是影响其骨架结构的重要因素。因此，改善和控制粗集料的形状特征，能够提高沥青混合料的强度，使之满足重载长寿命沥青路面要求。粗集料的形状特征包括宏观轮廓形状、细观棱角性和微观表面纹理三个维度，然而现行行业规范仅通过针片状颗粒含量、破碎面颗粒含量等指标对粗集料形状特征进行控制，这些指标主观性强且缺乏整体代表性。本研究结合图像法与试验法，基于粗集料的轮廓形状和棱角性两个维度的典型指标，对比研究了典型指标对粗集料骨架结构和沥青混合料高温稳定性、水稳定性等的影响，据此提出粗集料的量化控制指标，为重载长寿命沥青路面的粗集料选材提供依据。具体内容如下: 粗集料形状特征表征方法及典型指标研究。粗集料轮廓形状方面，确定采用针度、片度、扁平系数和球度作为图像法关键指标，针片状颗粒含量作为试验法关键指标;粗集料棱角性方面，确定采用形状指数、等效椭圆周长比作为图像法关键指标，破碎面颗粒含量、棱角性系数Ia作为试验法关键指标。 以9.5mm、13.2mm、16mm、19mm粗集料作为研究对象，探讨同岩性不同粒径、不同产地粗集料的形状特征，揭示粗集料轮廓形状与棱角性变化规律。结果表明，随粒径的增大，粗集料轮廓形状指标分布将逐渐集中，颗粒轮廓形状将由针片状向近立方体状变化;粗集料棱角性减弱，也即小粒径粗集料往往获得更丰富的棱角性。此外，产地-1、产地-5粗集料具有较理想的轮廓形状。 以不同形状特征粗集料为研究对象，综合采用粗集料压碎值、骨架间隙率VCADRC作为其骨架结构的判定方法，探索各形状特征指标随粗集料骨架结构特性变化规律。结果表明:粗集料形状特征是粗集料排列密实及抵抗压碎的重要因素，当粗集料形状特征越接近立方体时，其在有限空间内达到的密排程度越高，抵抗压碎的能力越强，骨架结构越稳定。 以不同形状特征粗集料成型的沥青混合料为研究对象，采用高速公路沥青路面中面层常用级配Sup-20作为研究级配并进行配合比设计，并进行体积指标、高温稳定性、水稳定性等的测定，探索分析粗集料形状特征对沥青混合料性能的影响，并提出基于形状特征的粗集料选用策略。结果表明，近立方体粗集料含量越多，沥青混合料动稳定度、抗剪强度、冻融劈裂强度均越大，残留稳定度则无明显变化。当近立方体粗集料含量超过50％时，沥青混合料性能增长显著且增速趋于平缓。基于指标区分度、操作难易程度以及经济性等因素，本研究提出以扁平系数Fi小于2.0作为粗集料轮廓形状控制指标。 |
| 作者： | 蔡冬艳 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 肖鹏;徐亚林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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