论文总字数：39404字

摘 要

本文首先分析沥青路面面层结构的受力状态，据此提出分层设计理念。然后用三种设计方法进行成型设计，分别为马歇尔设计方法，GTM设计方法、Superpave设计方法，对这三种设计方法设计出来的沥青混凝土性能进行对比研究。然后运用分层设计理念优化路面设计方法，形成以结构设计为主导的新型材料设计方法，完善路面评价体系。通过这样的研究优化沥青混凝土的总体用油量，提高路面的使用性能并且增加使用寿命，使得路面设计更加的科学且贴合实际工程需要。

关键词：分层设计理念 沥青混合料成型方式 结构一体化 配合比设计

Optimization of oil quantity for asphalt concrete based on layered design concept

Abstract

This paper first analyzes the stress state of the asphalt pavement surface layer structure, and proposes a layered design concept. Then, three kinds of design methods were used to carry out the design of the asphalt concrete. The Marshall design method, the GTM design method and the Superpave design method were compared to compare the performance of the asphalt concrete designed by the three design methods. Then use the layered design concept to optimize the pavement design method, form a new design method for structural design leading material design, and improve the pavement evaluation system. Through such research methods, the overall oil consumption of asphalt concrete is optimized, the performance of the road surface is improved, and the service life is increased, so that the road surface design is more scientific and fits the actual engineering needs.

Key Words：Layered design concept; Asphalt mixture molding method; Structural integration; Mix design

目录

摘要 2

Optimization of oil quantity for asphalt concrete based on layered design concept 3

Abstract 3

第一章 绪论 6

1.1 研究背景 6

1.2 研究意义 7

1.3 国内外研究现状 8

1.3.1 路面受力状态研究 8

1.3.2 优化沥青混合料设计方法现状 8

1.3.3 沥青路面分层设计研究 9

1.4 研究内容与技术路线 10

1.4.1 本文主要内容 10

·1.4.2 技术路线 10

第二章 分层设计理念概述与各面层受力状态 12

2.1 路面结构设计理论 12

2.2 路面面层受力情况与功能性 14

2.2.1 路面面层受力研究成果 14

2.2.2 各面层的功能性 16

2.3 本章小结 17

第三章 三种成型方式简述和原材料实验 18

3.1 结构与材料综合设计现状 18

3.2三种成型方式简述 19

3.2.1 马歇尔设计方法 19

3.2.2 Superpave设计方法 19

3.2.3 GTM设计方法 19

3.3原材实验 20

3.3.1 沥青 20

3.3.2 集料 21

3.3.3 矿粉 23

第四章 各种成型方式设计比对 24

4.1 AC-13不同设计方法的对比研究 24

4.1.1 沥青混合料矿料级配设计 24

4.1.2 确定最佳油石比 26

4.1.3 三种设计方法对比 32

4.3 AC-20不同设计方法对比研究 37

4.3.1 沥青混合料矿料级配设计 37

4.2.2 最佳油石比的确定 39

4.2.3 体积参数对比分析 45

4.4 AC-25不同设计方法对比研究 50

4.4.1 沥青混合料矿料级配设计 50

4.4.2 最佳油石比的确定 51

4.4.3 体积参数对比分析 58

4.5 路用性能和体积参数相关性分析 63

4.6 小结 64

第五章 基于分层设计理念的应用 64

5.1 分层设计理念 64

5.2.1 上面层 65

5.2.2 中面层 65

5.2.3 下面层 66

5.2 小结 66

第六章 总结与展望 67

参考文献 68

致谢 70

第一章 绪论

研究背景

1950年至今，沥青路面因为有一定的弹塑性变形能力，良好的减震性及使汽车快速行驶等优点，在各国修建的数量迅猛增加，截止到2018年我国高速公路已达14.26万公里。

图1-1 1998-2018年全国高速公路里程统计图

可是现状是沥青路面在使用不久之后就会病害，如疲劳开裂，平整度不足，车辙等等。因此对于沥青路面使用性能的改善研究已经被广大的科研和设计单位普遍关注。其中沥青路面设计环节中结构与材料未能达到匹配是一个重要的原因。

根据现行的规范，我们没有研究清楚沥青路面上、中、下面层在结构和功能使用性能方面所起到的作用，所以在沥青路面设计的过程中各面层材料的组成设计具有很大的盲目性和不适应性。

图1-2 沥青路面的主要破坏实景图

研究意义

造成沥青路面破坏的原因繁多且复杂，就以车辙为例，经过研究我们知道沥青路面的车辙变形多发生于中面层，而车辙形成的原因却有多种。一般可以分为四大类：（1）磨耗型；（2）压密型；（3）失稳型；（4）结构型。由此可知一个病害的成因可能多种，在改善沥青路面使用性能的过程中无法做到面面俱到。

传统的沥青混合料设计中，没有充分考虑路面结构层次的差别和不同的性能需求，配合比均采用相同的设计方法，不能够保证材料的结构性。因此根据材料结构所处位置承受的力学状态和功能需求指标进行设计，突出分层设计理念，根据沥青路面上、中、下面层各自功能和结构的作用，有针对性的开展不同层位沥青混凝土设计方法研究非常有意义。

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