本文關(guān)鍵詞：基于細(xì)觀力學(xué)性能的功能型瀝青混合料研究　出處：《華南理工大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：解決瀝青路面早期“功能性”損壞問題的關(guān)鍵在于根據(jù)路面使用的功能需求，有針對性地進(jìn)行功能型瀝青混合料的設(shè)計(jì)。車轍作為當(dāng)前瀝青混凝土路面的主要病害之一，最常用的技術(shù)防治措施是使用改性瀝青，但會造成工程造價(jià)的大大增加。骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)由于骨架的嵌擠作用使得其具有良好的抗車轍性能，在混合料級配設(shè)計(jì)中逐漸得到重視。但目前對于混合料內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)的認(rèn)識有待深入研究，混合料是否真正形成了最優(yōu)的骨架結(jié)構(gòu)卻很難判定，現(xiàn)有粗集料骨架狀態(tài)的判據(jù)也顯得過于籠統(tǒng)而簡單，設(shè)計(jì)方法并不能有效保證設(shè)計(jì)的瀝青混合料具有優(yōu)良的主骨架結(jié)構(gòu)。 基于上述背景，，本文以數(shù)字圖像處理技術(shù)和離散元方法為研究手段，以主骨架的構(gòu)成及其細(xì)觀接觸特性研究為主線，從微（細(xì)）觀角度對瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)研究，揭示主骨架的細(xì)觀結(jié)構(gòu)組成以及粗集料接觸特性等本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出基于分級摻配法和細(xì)觀評價(jià)指標(biāo)相結(jié)合的骨架密實(shí)抗車轍功能型瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法；結(jié)合工程實(shí)際，將本文提出的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于實(shí)踐，通過鋪設(shè)UM巖瀝青改性瀝青路面試驗(yàn)路進(jìn)行跟蹤觀測，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)理論和方法的可行性，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，為減少瀝青混合料設(shè)計(jì)過程中的誤差和工作量，探討利用離散元方法進(jìn)行級配設(shè)計(jì)的可視化設(shè)計(jì)方法。論文的主要工作和創(chuàng)新成果如下： 1.以數(shù)字圖像處理技術(shù)和離散元方法為研究手段，對混合料內(nèi)骨架、主骨架的構(gòu)成和細(xì)觀結(jié)構(gòu)基本特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，在此基礎(chǔ)上考慮集料接觸特性對VCAmix計(jì)算的數(shù)字圖像法進(jìn)行了優(yōu)化，提出以平均配位數(shù)n c和“懸浮”粗集料含量C作為主骨架質(zhì)量的細(xì)觀定量評價(jià)指標(biāo)。 2.提出基于分級摻配法和細(xì)觀評價(jià)指標(biāo)相結(jié)合的骨架密實(shí)功能型混合料設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法可保證粗集料相互嵌擠形成最優(yōu)主骨架，可靠度高且試驗(yàn)量小，設(shè)計(jì)的混合料具有良好的抗車轍性能。運(yùn)用此方法設(shè)計(jì)功能型瀝青混合料，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證后應(yīng)用于工程實(shí)踐，通過鋪設(shè)試驗(yàn)路并進(jìn)行跟蹤觀測，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)理論和方法的可行性。 3.對主骨架結(jié)構(gòu)特性及其穩(wěn)定性的微（細(xì)）觀影響因素如不同瀝青混合料粗集料接觸特征、各檔粗集料接觸貢獻(xiàn)率、配位數(shù)、粗集料傾角、接觸鏈結(jié)構(gòu)形態(tài)穩(wěn)定性和主次接觸鏈的特征等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和細(xì)觀力學(xué)分析，提出設(shè)計(jì)優(yōu)良主骨架結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)主骨架整體穩(wěn)定性的優(yōu)化措施和細(xì)觀評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以保證主骨架具備較強(qiáng)抵抗外部荷載的能力，提高瀝青混合料的整體抗車轍性能。 4.利用離散元方法，對骨架密實(shí)功能型混合料設(shè)計(jì)過程中試驗(yàn)量和誤差均較大的分級摻配過程進(jìn)行了可視化設(shè)計(jì)的有益嘗試，得到具有最優(yōu)主骨架的混合料級配。該方法操作方便、數(shù)據(jù)離散性小，克服了傳統(tǒng)試驗(yàn)誤差較大和試驗(yàn)量大的不足，極大地提高了混合料設(shè)計(jì)的效率和經(jīng)濟(jì)性，具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。 5.從對主骨架約束的角度分析了UM巖瀝青摻量對基質(zhì)瀝青高溫性能、低溫性能和抗老化性等路用性能的影響，確立了UM巖瀝青改性瀝青的PG高溫等級和低溫等級，并對UM巖瀝青改性混合料的路用性能進(jìn)行了研究。以本文提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)骨架密實(shí)功能型混合料，通過摻入價(jià)格便宜的UM巖瀝青以改善瀝青膠漿的性能，加強(qiáng)對主骨架的約束來增強(qiáng)瀝青混合料的抗車轍性能，試驗(yàn)路跟蹤觀測結(jié)果表明社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[Abstract]:The key to solve the problem of early " functional " damage of asphalt pavement is to design the functional asphalt mixture according to the functional requirements of pavement . The most common technical and control measures are to use modified asphalt . The most common technical and control measures are to use modified asphalt . Based on the above background , this paper studies the internal structure of asphalt mixture by means of digital image processing technique and discrete element method , and studies the internal structure of asphalt mixture from the viewpoint of micro ( thin ) view . 1 . Based on the digital image processing technique and the discrete element method , the paper systematically studies the structure of skeleton , main skeleton and the basic characteristics of meso - structure in the mixed material . Based on this , the digital image method for the calculation of VCAmix is optimized by considering the contact characteristics of aggregate , and the quantitative evaluation indexes with average coordination number n c and " suspended " coarse aggregate content C as main skeleton quality are put forward . 2 . The design method of skeleton dense functional type mixture based on hierarchical blending method and meso - view evaluation index is proposed . The design method can ensure that the coarse aggregate is mutually embedded and extruded to form the optimal main skeleton , the reliability is high , the test quantity is small , and the designed mixture has good anti - rut performance . The method is applied to engineering practice after indoor test verification , and the feasibility of the design theory and method is verified by laying the test road and carrying out tracking observation . 3 . The factors such as the contact characteristics of coarse aggregate of different asphalt mixtures , the contact contribution rate of coarse aggregate , the coordination number , the inclination of coarse aggregate , the structural stability of the contact chain structure and the characteristics of the main contact chain are analyzed . 4 . By using the discrete element method , the authors have made a useful attempt to visually design the grading mixing process with large test quantity and error during the design process of the skeleton dense function type mixture . The method has the advantages of convenient operation and small data discreteness , overcomes the defects of large traditional test error and large test amount , greatly improves the efficiency and economy of the mixed material design , and has important practical significance . 5 . Based on the analysis of the influence of UM rock asphalt content on the high temperature performance , low temperature performance and anti - aging property of the matrix asphalt from the perspective of the constraint of the main skeleton , the PG high temperature grade and the low temperature grade of the modified asphalt were studied .

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1417929