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原文传递沥青混合料集料抗剪性能评价方法及其应用研究

论文题名：	沥青混合料集料抗剪性能评价方法及其应用研究
关键词：	沥青混合料;粗集料;性能评价;方法及;抗剪性能;设计方法;试验;沥青路面结构;马歇尔法;离散单元法;公路建设;指标;抗剪能力;剪切破坏;工程实践;高速公路;岩石;压碎值;室内;交通特
摘要：	上世纪九十年代以来，中国公路交通进入了历史上最快、最好的发展时期。回顾我国的公路建设历程，我国高速公路建设起步较晚，经验和技术储备不足，在高速公路沥青路面的建设中，沥青路面和沥青路面结构早期损坏的问题引起了国内道路界和公路管理部门的高度重视。随着国民经济的增长，交通特点发生了很大的变化。车辆组成轴载构成向着多轴次、重轴载、高轮压的方向发展，而路面破坏也呈现出了新的特点。沥青路面初期破坏的问题均出现在沥青面层内，特别是在上面层内，沥青混合料由于剪应力作用而发生剪切破坏或剪切疲劳破坏。从这个角度看，在沥青混合料设计过程中考虑抗剪要求是十分必要的。我国现行的沥青混合料设计方法采用马歇尔法。马歇尔法是基于经验的一种设计方法，面对我国交通特点的变化以及路面的剪切破坏，马歇尔法表现出了它多方面的不足。沥青混合料的抗剪性能很大程度上取决于集料骨架的抗剪性能。影响粗集料抗剪能力的因素是多方面的。多因素的影响为集料抗剪性能的评价带来一定的难度。经过综合分析可以发现，集料的空隙率(VCA)变化应该是诸影响因素的函数，也是诸因素变化的综合表征。同时，一切应用于工程实践的试验指标只有在理论上正确，在操作上简便有效，并且花费不高，才能在工程实践中广泛应用。VCA是沥青混合料设计中反映集料性质的常规指标，测试评价简单，已被路面工程界广泛认可和接受。为此，本研究试图通过室内抗剪试验的方式建立VCA与集料抗剪性能之间的关系，并以VCA作为集料抗剪性能的综合评价指标指导沥青混合料设计的选材和级配。沥青混合料试验是耗费时间、人力、物力的试验，而且长期以来，沥青混合料设计一直是类似“暗箱操作”的形式进行，一套直接的可视的混合料级配设计方法对于更简便更明确地设计沥青混合料是有益的。综上所述，本研究主要展开了以下工作： 1)采用直剪实验评价集料的抗剪性能。 2)测量粗集料的骨架间隙率(VCA)，以此作为粗集料抗剪性能的综合表征。 3)建立集料VCA与集料抗剪性能的关系。 4)利用离散单元法(DEM)进行集料的虚拟实验，探讨沥青混合料的可视化设计。研究工作得到以下结论：1)利用操作简便、价格低廉的直剪试验设备，进行集料颗粒的抗剪性能评价，结果合理，具有一定的可行性。为沥青混合料的抗剪性能评价及选材提供了参考，同时为数值分析提供了可用参数。 2)通过室内试验、虚拟试验的验证与分析，得到了两种岩石集料的VCA与其抗剪性能之间的定量关系，进而可以用VCA指标定量表征和预测集料抗剪性能，对混合料抗剪性能的工程评价具有重要意义。另外，集料的压碎值也就是集料岩石的强度对集料的抗剪性能有重要影响。从这一意义上说，为了提高沥青混合料的抗剪能力，选择具有较高岩石强度的集料(压碎值小)是必要的。 3)利用实测材料参数和离散单元法对适宜的沥青混合料层厚与集料公称最大粒径比进行了数值模拟研究，所得出的结论与美国NCHRP通过室内外试验研究得到的结论一致。该成果进一步证明了数字模拟方法用于沥青混合料分析的优越性，同时提出了我国现行沥青混合料施工规范存在的问题。
作者：	张俊丽
专业：	道路与铁道工程
导师：	王端宜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文