【摘 要】
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沥青混合料因为其良好的路用性能和使用性能以及便捷的维护方式,在高速公路中使用广泛。沥青混合料是由沥青、矿物粉末、骨料等材料组成的多样复杂的复合材料,在不同力学条件
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沥青混合料因为其良好的路用性能和使用性能以及便捷的维护方式,在高速公路中使用广泛。沥青混合料是由沥青、矿物粉末、骨料等材料组成的多样复杂的复合材料,在不同力学条件和温度条件下呈现出弹性、粘弹性、弹塑性等复杂的力学性质,其力学机理十分繁杂。对于沥青混合料的低温性能,目前为止的多数研究方法仍采用经验与宏观研究相结合的方式。尤其是在-20℃和-35℃这种更低的温度,国内外的工作(特别是试验)相对有限,相当一部分的工作是采用5℃的指标间接反映和预测沥青混合料的低温性能。本文工作是基于朱涵(ZhuHan)教授提出的低温压缩试验思路,结合新型试验和理论手段,提出了在低温下直接分析和计算沥青混合料的力学性能的一个方法。第一步用试验的方法,测量沥青砂浆的力学性能和低温模量。第二步是把沥青砂浆的低温模量、粗骨料的弹性模量及其各自体积比等参数按照细观力学力学模型,计算出沥青混合料的低温模量。最后根据沥青混合料低温模量的计算结果,对京新高速内蒙临河至白疙瘩段的中面层沥青进行改进,并得到了采用,取得了较好的工程与经济效益。本文主要的创新如下:1.本文创新性的提出了沥青砂浆低温压缩试验,测得了两种沥青砂浆在不同温度、不同速率下的压缩曲线,对曲线进行了分析,计算了沥青砂浆的低温模量并进行分析,应用数理统计的相关方法提出了每组平行试验的最小试件个数。2.本文应用了两相复合材料等效模量的计算方法,以沥青的低温模量和细骨料的弹性模量及各自的体积分数为参量,计算了沥青砂浆复合材料低温模量的最大值和最小值,同时和试验值进行对比,并分析了沥青砂浆各组分材料的低温模量与沥青砂浆低温模量的关系。3.本文应用了广义自洽模型,分别在-20℃和-35℃两个温度下,对AC-20沥青混合料的低温模量进行预测,并与国内外的研究值进行对比。其中-20℃大体符合工程上的实测值,本文还第一次预测出AC-20沥青混合料在-35℃时的低温模量。并阐明了各组分材料对沥青混合料低温模量的影响。4.基于本文工作得到的SBS改性沥青混合料的低温模量要高于基质沥青混合料低温模量的结果,提出了对内蒙新京高速公路临河至白疙瘩段中面层路面的优化设计,把原设计的沥青中面层由改性沥青改为基质沥青,取得了良好的工程和经济效益。
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