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原文传递粗集料细观结构特征对沥青混合料性能的影响研究

论文题名：	粗集料细观结构特征对沥青混合料性能的影响研究
关键词：	粗集料;细观结构特征;沥青混合料性能;高温抗剪性能
摘要：	随着我国交通量、交通轴载的不断增大,对公路、尤其是高等级公路的路面性能提出了更高、甚至是苛刻的要求,为了保证整体工程质量,提高材料的基本性能就成了关键。以往研究中重点关注沥青的性能,认为提高沥青粘结料性能就可以改善全部混合料性能,大量使用改性沥青甚至是进口改性沥青,从而使得路面造价剧增。为了摆脱这一困境,人们逐渐关注占沥青混合料体积百分之九十以上的集料性能并对其进行研究。要对集料进行研究,主要包括对级配和集料颗粒本身形态的研究。其中对级配的研究,国内外很多学者都已作出成果,并研究得出几种适合于不同道路铺筑的级配类型。但是对于集料颗粒本身形态的研究并不多。　　针对这一研究现状,本课题首先综合分析目前国内外使用过的研究集料外形的各种试验手段,并对国外发展中较完善的一种试验方法,集料成像分析系统AIMS进行详细的阐述,通过分析不同地区集料以及不同粒径尺寸的集料可知,不同地区集料有着各自的形态特征,在实际公路工程中应选择性使用。另外随细集料粒径尺寸的减小,其棱角性逐渐降低。当粒径为0.03mm时,棱角性最差,之后又略有提高;而粗集料随粒径尺寸减小其棱角性逐渐增强,当粒径为4.75mm时外形最不规则,其棱角状况也最丰富。　　采用洛杉矶磨耗仪对16mm,13.2mm,9.5mm和4.75mm四档集料,分别进行0次、600次和1200次三种磨耗次数的磨耗试验,形成12种不同粒径不同磨耗状态的粗集料颗粒,然后根据自行开发的MASCA系统,进行图像信息采集及处理。提出了轴向系数、凸度、粗糙度、棱角参数、圆度、分形维数和球度七个形态特征量化指标。经过分析粗集料不同粒径尺寸及不同磨耗状态下的各个指标可知,随着磨耗强度增加,集料颗粒不断变圆变光滑,凸度逐渐变大,棱角参数、圆度和分形维数不断减小,球状指标值逐渐增大并接近1,这些变化趋势都与各指标的计算公式及特殊图形的变化一致。且在4.75mm至16mm尺寸中,随着粒径尺寸增大,外形越平滑。与之前AIMS的分析结果相比较,结论一致。通过磨耗次数与各指标之间的方差分析可知,分形维数与磨耗次数的相关性最高。　　由于集料颗粒形状、粗度及表面纹理在很大程度上决定了混合料压实后颗粒的位置及颗粒间相互嵌挤锁结的状态,而这种状态会直接对沥青混合料的高温抗剪性能产生影响,故应将颗粒形态量化指标与具体的沥青混合料路用性能联系起来,从而指导实际工程。本文将上述研究的0次,600次和1200次三种不同磨耗次数的粗集料,按照AC-16、SAC-16和SMA-16三种不同级配类型,采用马歇尔级配设计理论,比较各种不同混合料的马歇尔体积参数和力学指标,并选择高温车辙试验、贯入剪切试验和新型圆形压头贯入试验进行高温抗剪性能研究,比较在相同实验条件下,不同级配之间和不同磨耗状态时的混合料抗剪能力。从试验结果可知,各试验之间相关性较好,粗集料表面纹理越粗糙,棱角性越强,其高温抗剪能力越强,这种影响对于不同级配都有类似变化。只是对于AC这种密级配沥青混合料,当粗集料外形改变到一定状态时,由集料的改变对其混合料引起的改变就不再明显,而对于SAC和SMA这种粗集料含量占百分之七十以上的间断级配,当改变集料状况时,对其混合料性能的影响要比密级配的影响更强烈。最后,针对本文所选级配,分别建立粗集料各个粒径的分形维数与各个高温指标的相关性,最终提出实际工程中应该着重控制的集料颗粒形状参数。
作者：	王彦喆
专业：	交通运输工程
导师：	汪海年
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文