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半刚性基层沥青路面早期损坏现象,严重影响了道路的使用寿命,强度高、耐冲刷的刚性基层越来越受到重视。但是,刚性基层沥青路面结构普遍存在反射裂缝的问题,这制约了刚性基层沥青路面结构的推广应用。此外,沥青路面的水损坏现象普遍存在,严重降低了路面的使用寿命。为了解决沥青路面的反射裂缝和水损坏问题,本文展开了对开级配大粒径沥青碎石的研究。开级配大粒径沥青碎石(OLSM)具有集料粒径大和空隙率大的特点,可以起到延缓反射裂缝和排除路面内积滞水的作用。本文在分析OLSM性能要求和评价方法的基础上,深入研究了OLSM组成设计参数与设计方法,对OLSM进一步的推广应用具有重要意义。本文首先提出了采用变Ⅰ法对OLSM粗、细集料级配分别进行设计；通过均匀试验回归分析得出,26.5mm、9.5mm和4.75mm为粗集料的关键筛孔,2.36mm、0.3mm和0.075mm为细集料的关键筛孔,并分别对粗、细集料级配范围进行优化。采用试验的方法,研究了OLSM的技术特性随粗细集料体积比的变化规律；随着粗细集料体积比的增大,OLSM空隙率呈逐渐增大趋势,其强度、水稳定性和高温稳定性均呈逐渐降低趋势,其低温抗裂性和抗反射裂缝性能呈先提高后降低趋势；综合平衡考虑OLSM各个方面的性能,推荐了粗细集料体积比范围为78/22-88/12。以路面实际压实状况为标准评价了不同成型方法的适用性,轮碾法成型效果最好；旋转压实法和大型马歇尔击实法成型效果良好；静压法成型与路面实际压实状况相差甚远,不适合用于成型OLSM。通过对OLSM的性能要求与评价方法进行了分析,提出了适合OLSM强度、高温稳定性、低温抗裂性和透水性等性能的评价方法。根据反射裂缝形成机理,自行研发了评价沥青混合料抗反射裂缝的试验装置,提出了以直接拉伸试验、剪切试验和弯拉-剪切混合疲劳试验为抗反射裂缝性能的评价方法,以综合抗裂度为抗反射裂缝性能的评价指标,并阐明了沥青混合料抗反射裂缝的作用机理。采用试验的方法研究了OLSM的技术特性随沥青胶浆的变化规律；随着粉胶比的增大,OLSM的空隙率呈逐渐增大趋势,其强度、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性和抗反射裂缝性能呈先增大后减小的趋势；综合平衡考虑OLSM各个方面的性能,推荐了粉胶比范围为0.8-1.4。随着胶浆膜厚度的增大,OLSM的空隙率逐渐减小,其强度、高温稳定性和抗反射裂缝性能先增大后减小,其水稳定性和低温抗裂性逐渐增大；综合平衡考虑OLSM各个方面的性能,推荐了胶浆膜厚度范围为50～62μm。通过分析矿料比表面积计算模型,证实了等比数列法能够较为准确的反映颗粒粒径的实际分布情况,并建立了基于等比数列法的OLSM矿料比表面积计算模型；通过回归分析发现,力学指标与其路用性能具有较好的相关性,提出了采用力学指标法确定OLSM最佳胶浆用量；根据OLSM组成特点及本文的研究成果,提出了基于沥青胶浆的OLSM组成设计体系。