基于振动成型AC-25沥青混合料力学性能及细观分析

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20200235

摘要/Abstract

摘要：

为研究垂直振动成型法（VTM）和马歇尔击实法对沥青混合料力学性能以及空隙分布特征的影响规律，分别利用VTM和马歇尔击实法制备AC-25沥青混合料试样，以空隙率（VV）、矿料间隙率（VMA）、沥青饱和度（VFA）、稳定度、抗压强度、劈裂强度及抗剪切强度等指标研究了成型方式、振动时间以及击实次数对AC-25沥青混合料体积参数和力学性能的影响。通过路面钻芯取样，对比分析了两种室内成型方式获取的体积和性能指标与实际路面的相关性。然后，通过CT扫描技术分析成型方式、振动时间以及击实次数对成型试样空隙分布的影响。最后，联系宏观性能和细观结构，分析两者的关系。结果表明：VTM成型的AC-25试件具有更好的力学性能，与真实路面具有更高的相关性；而且，芯样的孔隙结构与力学性能呈现指数分布，可利用指数形式描述AC-25沥青混合料的孔隙结构与力学性能的本构关系。

关键词: 沥青混合料, 垂直振动成型法, 马歇尔法, AC-25, 力学性能, 路面芯样, CT扫描技术

Abstract:

In order to study the influences of Vertical Vibration Test Method (VTM) and Marshall compaction on the mechanical properties and void distribution of asphalt mixture, AC-25 asphalt mixture samples were prepared by VTM and the Marshall method respectively. The influences of molding method, vibration time and compaction time on the volume parameters and mechanical properties of AC-25 asphalt mixture were studied through VV, VMA, VFA, Marshall stability, compressive strength, split strength and shear strength. The correlation between the volume and performance indexes obtained by two indoor molding methods and the actual pavement was analyzed. Finally, the influences of molding mode, vibration time and compaction time on the grading of molding samples were analyzed by CT scanning technology. The study shows that the AC-25 samples formed by VTM have better mechanical properties and higher correlation with the real road surface. Moreover, the pore structure and mechanical properties of core samples show exponential distribution. The constitutive relationship between the pore structure and mechanical properties of AC-25 asphalt mixture can be described in the form of exponential function.

Key words: asphalt mixture, vertical vibration test method(VTM）, Marshall method, AC-25, mechanical properties, pavement core sample, CT scanning technology

中图分类号:

U414

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图/表 15

表1

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参考文献 14

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试验项目	实测值	规定值
针入度（25 °C，5 s，100 g/0.1 mm）	82	80~100
针入度指数PI	-0.6	-1.5~+1.0
软化点/°C	47.0	≥44
延度（15 °C）/cm	>100	≥100
密度/（g·cm^-3）	1.005	-
老化后质量变化/%	-0.082	≤±0.8
残留针入度比（25 °C）/%	90	≥57
残留延度（10 °C）/cm	15	≥8
60 °C动力黏度/（Pa·s）	150.4	≥140

技术指标	各档集料/mm
技术指标	19~26.5	13.2~19	9.5~13.2	4.75~9.5	2.36~4.75
压碎值/%	12.6	12.6	12.6	12.6	12.6
洛杉矶磨耗值/%	16.0	16.0	16.0	16.0	16.0
表观相对密度	2.985	2.970	2.959	2.902	2.898
吸水率/%	0.47	0.64	0.84	1.36	1.46
黏附性	5级	5级	5级	5级	5级
坚固性/%	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
针片状颗粒含量/%	4.1	4.2	5.2	5.6	-
＜0.075颗粒含量/%	0.6	0.4	0.3	0.4	0.4
软石含量/%	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

实验项目	实测值	实验项目	实测值
表观密度/（g·cm^-3）	2.805	砂当量/%	75
坚固性/%	2	棱角性/s	32.7

筛孔尺寸/mm	通过率/%	筛孔尺寸/mm	通过率/%
31.500	100	2.360	26.4
26.500	97.9	1.180	20.2
19.000	76.8	0.600	16.8
16.000	68	0.300	11.5
13.200	58.3	0.150	8.9
9.500	46.6	0.075	6.4
4.750	35.4

试件类型	ρ/（g?cm^-3）	VV/%	VMA/%	VFA/%
V_X	2.587	2.7	11.9	77.1
V_M	2.533	4.8	14.0	65.6
V_V	2.583	3.0	12.1	74.9
V_M/V_X	0.979	1.768	1.176	0.851
V_V/V_X	0.998	1.114	1.017	0.971