【摘 要】
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沥青混合料均衡设计是近年来为应对沥青路面复杂多变使用要求而提出的新型设计方法。该设计方法主要通过混合料密实度与紧密度的平衡来实现,具体通过空隙率、矿料间隙率、饱和度等宏观参数进行控制;但这些参数难以反应混合料内部矿料的分布与接触状态等细观特征。已有研究表明,混合料内部矿料的分布与接触状态等细观特征是反应混合料紧密度的重要参数,它们对混合料的性能有着重要的影响。因此,有必要从细观角度阐释沥青混合料的
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沥青混合料均衡设计是近年来为应对沥青路面复杂多变使用要求而提出的新型设计方法。该设计方法主要通过混合料密实度与紧密度的平衡来实现,具体通过空隙率、矿料间隙率、饱和度等宏观参数进行控制;但这些参数难以反应混合料内部矿料的分布与接触状态等细观特征。已有研究表明,混合料内部矿料的分布与接触状态等细观特征是反应混合料紧密度的重要参数,它们对混合料的性能有着重要的影响。因此,有必要从细观角度阐释沥青混合料的设计过程,同时建立细观参数与宏观性能的联系。首先,基于马歇尔试件的体积参数的变化规律,确定均衡设计理念下粗集料含量,随后调整4.75～9.5mm及9.5～13.2mm两档集料的不同比例（4:1、3:1和2:1）成型试件进行车辙试验、浸水马歇尔试验和低温弯曲试验,通过试验结果分析确定了最佳级配为粗集料含量为70%且13.2～9.5mm集料与9.5～4.75mm集料比例3:1。其次,使用数字图像处理方法识别空隙、沥青和集料,并分别进行三维建模,提取所需的细观参数。由截面空隙率和空隙分布曲线可知,空隙随着沥青混合料深度的增加出现先减少然后小范围内略有起伏最后增加的“浴盆式”分布,随着集料级配由粗变细,断面空隙数量逐渐增大且空隙分布曲线总体逐渐变细。使用沥青砂浆厚度谱评价沥青混合料中的沥青砂浆厚度,并使用对数正态分布模型进行拟合。随着级配由粗变细,拟合曲线变宽,峰值降低且右移。粗集料的状态主要通过形状特性、接触性质、均匀性质和压实效果评价。由于集料批次相同,形状特性基本相同。试件内的接触由点接触和面接触共同构成,能充分形成嵌挤,且顶部和底部的颗粒接触更为紧密。通过比选得到的级配,其空隙和集料分布更均匀且混合料压实效果更好。最后,使用灰关联度分析方法对混合料空隙分布、沥青砂浆厚度和集料棱角性、表面纹理特性、接触数、主轴方向集中程度和均匀系数等细观参数与沥青混合料路用性能的关联度进行分析,结果表明集料的棱角性、表面纹理特性和主轴方向集中程度与路用性能的关联度最高;而分析混合料体积参数与这三个细观参数的关联度则结果表明,粗集料骨架间隙率和饱和度与细观参数的关联度最高。综合以上研究结果,建议在实践中运用沥青混合料均衡设计方法时,应严格控制粗集料骨架间隙率和饱和度,以提高沥青混合料综合性能,增强其路用性能。
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