沥青混合料级配离析模拟及判定标准研究

沥青混合料离析会严重影响沥青路面质量均匀性,为了定量分析与评价沥青混合料离析情况,在室内设计了重度、中度、轻度、细集料和无离析5种离析程度不同的沥青混合料,分别测定其高温稳定性、水稳定性、表面特征系数和体积参数,根据发生级配离析的沥青混合料的路用性能变异情况,建立了基于体积指标的沥青路面离析判定标准.结果表明:离析对于混合料性能变异影响显著,与无离析混合料相比,当混合料发生细集料离析时,其动稳定度和空隙率显著下降,残留稳定度、冻融劈裂强度比和沥青饱和度分别提高;当混合料发生重度离析时,其动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂比和沥青饱和度分别下降,而空隙率有一定程度提高;基于体积参数指标的沥青混合料非均匀性标准可用于指导沥青混合料离析的定量分析和评价,进而判定沥青路面发生离析的可能性.     

级配和压实次数对沥青混合料性能的影响分析

以混合料的高温动稳定度、低温小梁弯曲应变、浸水马歇尔残留稳定度、劈裂强度、冻融劈裂强度以及AASH-TO T283劈裂强度比为评价指标,探讨集料级配和旋转压实次数对沥青混合料路用性能的影响。研究选取Sup13、Sup20粗、Sup20细3种级配和100次、125次的压实次数,用Tukey-Kramer方法对级配和设计旋转压实次数等水平的试验结果进行均值比较。结果表明:增加设计压实次数可以显著提高沥青混合料的高温动稳定度、低温弯曲破坏应变、劈裂强度和浸水劈裂强度,对混合料的水稳定性提高不显著。在相同设计压实次数下,粗级配相比细级配具有更显著的高温稳定性、低温抗裂性、劈裂强度和浸水劈裂强度,水稳定性相当。在混合料设计时,应优先考虑粗级配进行混合料设计。     

天然砂含量对沥青混合料性能影响分析

选用AC-13F沥青混合料,通过室内试验,研究不同天然砂含量对沥青混合料空隙率、水稳定性、高温性能和疲劳性能的影响.结果表明,随着天然砂含量的增加,混合料空隙率减小,高温稳定性降低;当天然砂含量超过20%时,混合料的动稳定度明显降低;当天然砂含量大约在10%时,混合料的水稳定性达到最大;对于混合料疲劳性能而言,天然砂含量在10%-15%范围内存在一个最大值.     

矿料级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能影响研究

为了研究不同级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响,分别选取AC-13和AC-16各5种S型级配进行室内试验,分析不同级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响规律.试验结果表明:各级配沥青混合料的动稳定度及低温劈裂强度在紫外光老化后都呈降低的趋势,但级配不同其降低幅度有所不同;在S型级配矿料组成中,粗集料含量越多,紫外光老化后沥青混合料的动稳定度下降越少.细集料含量越多,紫外光老化后沥青混合料的低温劈裂强度下降越少.其中AC-13S5型、AC-16S4型级配具有较好的高温抗紫外光老化性能,AC-13S1型、AC-16S2型级配具有较好的低温抗紫外光老化性能.     

钢渣粉基沥青混合料的性能评价与提升机理

针对沥青混合料在服役阶段的水损害和疲劳开裂等病害,采用钢渣粉和钢渣集料分别替代矿粉和天然集料制备性能优异的沥青混合料,评价静水和水敏感性测试仪(moisture induced stress tester, MIST)模拟动水环境下的水敏感性、疲劳耐久性能和高低温性能。分析钢渣粉的化学组成、矿物组分、微观形貌和粒径分布并揭示对混合料性能提升机理。结果表明:与矿粉对照组相比,钢渣粉沥青混合料具有更优的抗动水损害性能和长期抗冻融损害能力。钢渣粉的加入可增大沥青混合料的动稳定度、弯拉应变和疲劳寿命,改善高温稳定性、低温抗裂性和疲劳抵抗能力。钢渣粉和钢渣集料均可提升混合料的性能指标,且两者复掺时提升效果更显著。钢渣粉中含有的碱性和弱水化活性的硅酸二钙矿物组分能有效提升与沥青的吸附性和化学键结合力,增强集料和沥青间的黏结强度。钢渣粉颗粒表面的微米级孔隙和絮状结构是沥青混合料的高温抗变形性能和耐久性增强的重要因素。     

AC-20全钢渣集料沥青混凝土路用性能试验研究

为研究某钢铁厂钢渣全部替代普通集料用于沥青混凝土的工程可行性,用扫描电镜分析钢渣的微观结构,将钢渣代替普通AC-20沥青混凝土中的全部粗细砂岩集料,研究钢渣对沥青混合料路用性能的影响。结果表明:掺入钢渣后,沥青用量较砂岩集料沥青混凝土增加0.4%,提高了沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性,但对体积膨胀性、水稳定性影响有限,体积膨胀率、残留稳定度和劈裂抗拉强度比均满足规范要求;研究认为AC-20钢渣沥青混凝土性能良好,可以用于沥青路面的中上面层。     

矿粉含量和级配对大粒径沥青碎石路用性能的影响研究

大粒径沥青碎石具有良好的抵抗反射裂缝的能力,能延长沥青路面的使用寿命,改善其使用性能。为了设计良好的大粒径沥青碎石路面,本文研究矿粉含量和级配对其路用性能的影响。通过设计4种不同类型的大粒径沥青碎石混合料(ATB-30),即粗集料(4.75~9.5mm)含量较多、细集料(1.18~2.36mm)含量较多、添加矿粉、不添加矿粉,分别确定最佳沥青用量,并进行高温抗车辙性能、低温抗劈裂性能、水稳定性检验。试验结果表明,矿粉在大粒径沥青碎石混合料中不仅可以提高其水稳定性,而且对其高温抗车辙能力也有提高;细集料含量较多时沥青混合料的水稳定性会增强,过量会使大粒径沥青混合料的水稳定性降低。     

纤维对沥青混合料高温性能影响分析

采用动态剪切流变仪(DSR)和车辙试验仪对聚丙烯腈纤维,聚酯纤维与木质素纤维等不同类型纤维沥青胶浆及纤维沥青混合料进行研究,分析了纤维增强沥青混合料强度形成机理.结果表明,纤维显著提高了沥青胶浆的高温抗车辙性能,且较低温度时纤维改善效果优于较高温度时;纤维类型与纤维用量对沥青混合料高温稳定性有较大影响,建议根据不同类型纤维的动稳定度与纤维用量关系曲线确定该类纤维最佳用量.     

ATH阻燃沥青混合料Superpave设计与性能研究

采用Superpave混合料体积设计方法,以氢氧化铝(ATH)为阻燃剂,研究了ATH掺量对Superpave12.5阻燃沥青混合料路用性能和阻燃性能的影响.结果表明:ATH可以有效提高沥青的氧指数.随ATH掺量增加,阻燃沥青混合料稳定度降低、流值增大、浸水后稳定度残留强度比降低,而劈裂强度和车辙动稳定度增加、劈裂残留强度比提高,在ATH掺量为40%以内,阻燃沥青混合料路用性能均能满足规范要求.同时,模拟燃烧结果表明,ATH有效改善了沥青混凝土的阻燃性能.     

纤维沥青混合料最佳纤维掺量与动稳定度计算模型

在原材料物理力学性能试验的基础上,利用图解法并经过配合比调整和优化,得出沥青混合料AC-13 Ⅰ的配合比.通过不同纤维种类、不同纤维掺量下沥青混合料的马歇尔试验,得出纤维沥青混合料的最佳沥青用量OAC,然后通过高温车辙试验,研究纤维种类和掺量对沥青混合料动稳定度的影响,得出不同种类纤维的最佳掺量.结果表明:纤维能显著改善沥青混合料的高温性能;不同种类的纤维在沥青混合料中对应着不同的最佳掺量.最后,建立了考虑基体沥青混合料动稳定度与纤维掺量、纤维类型影响的纤维沥青混合料动稳定度的计算模型.     

集料级配对Superpave混合料性能的影响

不同级配对Superpave沥青混合料性能有着重要的影响.文章以4种不同的SP-19.0mm典型级配类型为例,在室内试验的基础上,分析了不同级配对沥青混合料性能的影响.试验结果表明:当级配通过禁区或从禁区上方通过时,沥青混合料的抗疲劳开裂特性、耐久性要优于从禁区下方通过的级配,但抗车辙性能较差;集料级配对沥青混合料低温性能影响相对较小;调整2.36mm筛孔的通过量,对沥青混合料的VMA值影响较明显.建议取消禁区的设置,对于中、轻交通荷载设计时,级配中应适当提高细集料含量,级配曲线从禁区上方通过;对于重交通荷载地区则从禁区下方通过,选择整体偏粗的级配.     

关键筛孔对多碎石沥青混凝土压实功的影响分析

针对多碎石沥青混凝土SAC-20,统计分析27个试验级配的压实功与关键筛孔通过率关系后,得出1.18mm通过率对压实功影响最大,0.075mm通过率居其次,细料级配及含量(包括填料)极大地着影响压实功。平均压实次数随1.18mm和0.6mm通过率的增加都有减小的趋势,若两个筛孔通过率进一步增大而进入Superpave相应细集料级配限制区时,压实次数应更少,混合料更容易压实压密,将对抗车辙性能不利,禁区具有一定的合理性,在级配设计时应尽可能保证细集料关键筛孔通过率在限制区下方。     

沥青混合料抗剪强度影响因素评价指标研究

较高的抗剪强度可以保证沥青混合料在高温下具有良好的抵抗永久变形的能力。主要采用单轴贯入试验,就如何选择高性能沥青混合料的材料设计参数指标进行了研究。研究结果表明,除了沥青的性能外,粗集料、特别是细集料的性能对沥青混合料抗剪性能也有极大的影响。在进行沥青混合料设计时,采用高棱角性指标的粗、细集料以及高粘度的沥青来提高沥青混合料的整体抗剪强度。并且在施工时控制混合料的压实度以确保沥青路面的长期性能。     

多孔安山岩在沥青路面中的应用研究

采用沥青浸渍集料、浸渍集料混合料、浸渍沥青混合料3种不同的沥青浸渍法和计算法分别确定沥青混合料的最大理论相对密度,并进行配合比设计,确定最佳油石比。对比分析了沥青混合料的各项路用性能,对未掺加抗剥落剂、掺加液体抗剥落剂和掺加消石灰的安山岩沥青混合料,分别进行了常规水稳定性能试验和汉堡车辙试验。结果表明:较之计算法,采用沥青浸渍法确定安山岩沥青混合料的最大理论相对密度进行配合比设计得到的沥青混合料各项路用性能更优;汉堡车辙试验可以很好地评价沥青混合料的水稳定性能,对于多孔安山岩,掺加消石灰为提高沥青混合料水稳定性能的最佳措施。     

沥青混合料离析与空隙率的相关性分析

以SUP16型沥青混合料为例,对现场施工中不同离析状况的沥青混合料进行了性能分析和试验研究,分析了沥青混合料集料离析和温度离析与空隙率的变化关系,以及空隙率对沥青路面压实度和平整度的影响.结果表明:粗集料集中混合料的空隙率平均值为9.5,吸水率高达2.0,粗集料离析对沥青混合料性能的影响更严重;空隙率的变化受沥青混合料温度的影响很明显.随着温度降低幅度增加.空隙率与设计值的偏离增大.路面的压实质量和平整度变差.     

基于微观力学的沥青混合料黏弹性预测

利用微观力学和逾渗理论预测了沥青混合料的黏弹性能。将沥青混合料看作刚性粗集料颗粒夹杂于黏弹性沥青砂浆基体内的复合材料,在Laplace空间域内利用Mori-Tanaka等效夹杂理论和宏观平均理论,建立了从沥青砂浆黏弹性预报沥青混合料黏弹性的模型。基于逾渗理论修正了模型中的参数,并与静态蠕变试验结果进行了对比。结果发现:粗集料对黏弹性沥青基体性能具有增强作用,沥青混合料黏弹本构方程可以表示为粗集料增强系数与沥青基体黏弹本构方程的乘积形式。微观力学预测的增强系数较试验值偏小,误差分析发现,产生偏差的主要原因是Mori-Tanaka方法考虑集料间相互作用较弱,当粗集料体积分数较大时,预测模型精度下降。通过逾渗理论对粗集料体积分数修正后的结果与试验值较吻合。     

玄武岩沥青混合料路用性能研究

高速公路沥青混凝土上面层集料主要使用玄武岩,而黑龙江省玄武岩矿藏分布广,产量高,为公路沥青路面的修筑提供了更好的条件.采用SMA-16型和AC 16型2种沥青混合料类型进行试验研究,确定黑龙江省地产玄武岩沥青混合料的低温稳定性能指标及水稳定性能力,进而评价其路用性能,以便更科学地选择、使用玄武岩.试验结果显示：对于同种沥青密级配沥青混合料的水稳性好于沥青玛蹄脂碎石混合料,对于沥青混合料的低温抗裂性能表现为SMA-16沥青玛蹄脂混合料好于AC-16密级配沥青混合料.     

Fractal dimension analysis of the fine aggregate gradation of interlocking skeleton asphalt mixture

By analyzing the fine aggregate gradation scales from standards,fine aggregate in the asphalt mixture is regarded as a whole research object and fractal dimensions X of the samples were obtained by linear regression and(AC-13)is 2.43-2.56,Sup-13 is 2.28-2.54,SMA-13 is 2.66-2.88 and SAC-13 is 2.54-2.73.In the dense gradation mixture,there are little different between fractal dimensions of coarse and fine aggregates but it makes sense for skeleton asphalt mixture.For a given coarse aggregate gradation and the...     

数字图像处理在沥青混合料均匀性评价中的应用

为了探讨沥青混合料均匀性定量研究方法,本文基于数字图像处理技术,直接对混合料中集料的分布状态,即沥青混合料均匀性进行研究。研究结果显示,基于数字图像处理技术所计算的结果与主观上的观测结果基本一致。研究结果表明:基于数字图像处理技术,选用数量分布和位置分布这2个集料的分布状态参数可以定量地评价沥青混合料的均匀性;沥青混合料均匀性可以通过沥青混合料均匀性指标来反映;随着公称最大集料粒径的增大,沥青混合料均匀性变差。     

用数字图像处理技术评价沥青混合料均匀性

用数字图像处理技术获得试件截面图像,通过集料的分布状态研究了沥青混合料的均匀性。研究结果表明,使用彩色石料区分粗、细集料,并利用彩色阈值直接分割图像,可以消除在试件截面剖分过程中颗粒位置的随机分布造成的影响;选取5种典型的沥青混合料级配,采用颗粒面积比的变异系数作为均匀性评价指标,能够定量评价沥青混合料的均匀性;对各级配的均匀性指标与各档粗集料分计筛余百分率进行线性回归,其复相关系数为0.976。