粗集料形狀對HMA性能影響的試驗研究與數值模擬.pdf

1、瀝青混合料是由礦質集料、瀝青膠結料和空隙組成的典型多相復合體材料,其宏觀性質十分復雜。從微觀角度看,瀝青混合料以粗細集料顆粒作為剛性固體、瀝青材料為膠結體,并且集料體積約占瀝青混合料總體積的90％,集料顆粒之間會產生嵌擠、摩擦作用,因此集料各組分的物理力學性質、幾何形態(tài)及其它們之間的相互作用必然對瀝青混合料的力學性質有著很大的影響。鑒于此,本文著重開展對集料幾何形態(tài)的研究。 粗集料的形狀特征包括輪廓形狀、棱角性和表面紋理,輪廓形

2、狀反映了顆粒的針片狀程度,棱角性體現出顆粒輪廓上棱角的突出程度,而表面紋理則反映了顆粒表面的粗糙程度,國內外最近的研究成果均表明三者對于瀝青混合料乃至瀝青路面的性能都有著重要的影響。當前測定集料形狀特征的試驗方法費時費力,且結果比較主觀,導致集料形狀對混合料性能的影響機理至今仍不明朗。 為了能對集料的形狀特征進行快速、客觀和準確的測定,本文首先分析了粗集料和瀝青混合料圖像的特征,并選擇了有效的數字圖像處理和識別算法,在評價現有集

3、料形狀特征圖像分析方法的基礎上,運用聚類分析篩選出了最有效的量化指標,并編制了相應的計算機程序。 其次,開展了室內試驗來研究粗集料形狀特征對瀝青混合料宏觀性能的影響。通過選定形狀特征不同的五組石灰?guī)r粗集料及SBS改性瀝青膠結料,運用馬歇爾試驗方法成型AC-13型級配的試件,進行動態(tài)模量、車轍試驗和動態(tài)蠕變試驗和間接拉伸試驗,根據試驗結果分析了粗集料形狀影響混合料高溫穩(wěn)定性、永久變形特性、疲勞特性以及低溫抗裂性能的作用機理。