应用贝雷法进行级配组成设计的关键技术

通过贝雷法确定不同的粗集料选取密度,形成不同的集料骨架结构,进行集料级配设计。提出了运用3个比例参数[CA]比、[FAc]比、[FAf]比,分析合成级配的方法,使设计的混合料具有较好的抗车辙性能和耐久性。对贝雷法设计混合料级配时需要注意的问题加以讨论。结果表明,控制筛孔的选择非常重要,它对粗集料比影响大;选择密度是控制沥青混合料骨架形成的关键指标,粗细集料比对混合料的施工和体积特性有影响。     

沥青混合料级配优化设计

为了优化沥青混合料（HMA）集料级配，提高路面抗车辙性能，延长路面使用寿命，应用粗集料单因素骨架密实性检验和贝雷法相结合的研究方法，研究了集料质量分数、粗集料比例（CA）值、关键筛孔通过率对级配骨架的影响。结果表明：兰州辉长岩AC-16粗集料骨架结构的最优配比为5．4（19～16mm）：30．6（16．0～13．2mm）：24（13．2～9．5mm）：40（9．50～4．75mm），优化的骨架集料级配的CA值为0．67。对该级配和常规密级配沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性等路用性能进行了对比研究，证实了优化级配具有更优良的路用性能。     

级配离析沥青混合料性能的试验研究

通过室内试验，分析混合料级配离析状态和离析程度对沥青混合料体积参数、路用性能和力学性能的影响．结果表明，在不同离析程度下，粗集料离析对沥青混合料性能的影响大于细集料离析的影响．在粗集料集中区域，由于空隙率过大，吸水性和渗水性增大，对沥青混合料的水稳定性极为不利，还将大幅度降低沥青混合料的疲劳寿命和强度．在细集料集中区域，压实空隙率过小，虽然对沥青混合料的水稳定性和抗疲劳性能无不利影响，但将使沥青混合料的抗车辙能力和抗滑性显著降低．     

粗集料间隙率最小值的测定方法及其应用

为了克服干捣实法测定粗集料矿料间隙率的种种不足，提出了粗集料矿料间隙率最小值的概念与测定方法；据此定义了沥青混合料级配干涉系数；并提出了新的粗集料骨架嵌挤标准；在此基础上对设计沥青混合料的主骨架空隙填充法进行了改进；还分析了级配干涉系数与混合料高温抗车辙性能、疲劳性能的关系。研究认为依据粗集料矿料间隙率最小值而提出的粗集料骨架嵌挤的新标准能够更加准确地判定沥青混合料中粗集料的骨架嵌挤程度；改进的主骨架空隙填充法设计出的密断级配沥青混合料的各项性能完全满足规范要求；沥青混合料级配干涉系数与混合料的高温和疲劳性能之间具有良好的相关性。     

沥青用量对CA砂浆混合料路用性能影响研究

CA砂浆混合料是一种以碎石为主骨架、自制CA砂浆为填充细料的新型路面材料,采用骨架空隙填充法进行配合比设计,充分发挥粗、细集料的嵌挤和填充作用.通过马歇尔试验、车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验等一系列室内试验,研究了沥青用量对CA砂浆混合料路用性能的影响.试验结果表明:该CA砂浆混合料具有较好的综合路用能力.     

材料参数对沥青混合料高温稳定性的影响

为了提高国内高速公路沥青路面的高温稳定性,针对沥青路面中面层常用的19型沥青混合料,分析了集料级配、沥青类型、沥青用量、空隙率等材料参数以及压实方法、实验温度等因素对19型沥青混合料高温稳定性的影响.试验结果表明,沥青混合料的抗高温车辙受集料级配和沥青性能的双重影响,同时采用油石比在最佳油石比基础上低0%～0.3%和4%的空隙率时,沥青混合料的高温稳定性最好.     

基于抗车辙稳定性的多孔沥青混合料级配优化

为了对多孔沥青混合料进行级配比选和优化,基于离散单元方法建立粗集料骨架结构的力学模型,对空隙率相近但级配不同的PAC-13骨架结构进行虚拟试验,并通过粗集料的CBR,混合料的车辙、剪切、飞散、劈裂等室内试验进行验证.试验结果表明:空隙率相近但级配不同的多孔沥青混合料骨架结构的力学性能、高温稳定性、抗飞散性能差异显著;对于PAC-13,将9.5～16mm和4.75～9.5mm的颗粒含量之比定义为粗值,粗值大有利于混合料的高温性能,粗值小有利于混合料抵抗飞散;推荐PAC-13的最佳粗值区间为0.8～1.1,并根据这一指标优化了多孔沥青混合料的级配范围,将9.5mm筛孔通过率由60%～80%调整为56%～68%;优化后粗集料骨架结构的力学性能和混合料的抗车辙稳定性显著提高.     

超薄磨耗层高黏高弹沥青混合料性能研究

为给超薄磨耗层提供一种性能优良的沥青混合料，通过优化级配并以高黏高弹改性沥青为胶结料研制骨架密实型高黏高弹沥青混合料。借鉴SAC( stone asphalt concrete）级配设计方法，以8 mm为集料最大粒径，改变4.75 mm筛孔通过率得到骨架嵌挤程度不同的3种SAC-7级配。通过室内试验和控制变量的方法，分析级配、沥青用量、压实度、粉胶比等对骨架密实型高黏高弹沥青混合料路用性能影响。研究表明：当高黏高弹沥青混合料中粗集料嵌挤程度≥90%，油石比在7.3%～7.9%，粉胶比在0.8～1.2时，沥青混合料综合性能最优。采用SAC设计方法设计的高黏高弹沥青混合料应用于超薄磨耗层具有优良的路用性能，能够满足高等级道路养护需求。     

基于离散元的蓄盐沥青混合料低温劈裂试验分析

为了对比探究蓄盐沥青混合料低温劈裂下的细观特性，在室内劈裂试验的基础上，基于离散元随机生成算法，按照室内试验相应的级配比例和试验参数，分别构建了蓄盐沥青混合料和普通沥青混合料数学模型，并进行了数值模拟试验。通过改变粗集料形态、摩擦系数以及试件空隙率时，在细观层面对其劈裂强度、裂纹类型及数量等方面又进行了对比分析。实验表明:普通沥青混合料的劈裂强度明显高于蓄盐沥青混合料，且裂纹数目相对较少；当粗集料形态在中值时，可以获得较大的劈裂强度值，此时，其摩擦系数对混合料的劈裂强度影响不大，而且，随着空隙率的减小，劈裂强度还会有所提高。宏观和细观试验研究认为:添加蓄盐材料后对混合料的低温抗裂性能会有一定劣化影响；沥青混合料的空隙率与劈裂强度为负相关，而集料的摩擦系数对劈裂强度没有显著影响。当沥青混合料中集料的形态和空隙率适当时，可以获得较好的低温性能。研究成果对于融雪路面的推广和应用具有实际意义。     

不同级配沥青碎石基层性能的对比研究

研究了3种级配沥青碎石混合料的低温抗裂性、水稳定性和高温稳定性．分别采用弯曲梁试验、冻融劈裂试验与车辙试验方法进行试验,并进行相关指标的对比分析．研究结果表明,不同级配对混合料性能具有较大影响．当采用混合料集料粗细集料相对比例较好的4#和6#级配,在最佳沥青含量下形成良好的骨架结构后,混合料各项性能都较好．     

沥青混合料中骨架结构特征的评价

在沥青混合料级配设计理论中，可采用主骨料间隙率来骨架排列紧密程度，在研究集料填充过程中发现，次级集料的填充是填充和干涉并存在，次级集料逐步填充是偶然干涉和必然干涉交替出现的；同时室内试验证明良好的骨架具有良好的继承性，这为寻找性能良好的沥青混合料提供了一种新途径。     

沥青混合料三维仿真设计及虚拟剪切试验研究

使用凸包算法和Bubble Pack算法生成clump块体模拟粗集料颗粒,并基于PFC 5.0 3D平台实现虚拟粗集料颗粒的装配、虚拟砂浆及空隙的生成,完成沥青混合料虚拟试样的构建.最终,基于伺服控制原理进行虚拟三轴剪切试验,并对比分析室内试验及虚拟试验数据.结果表明:基于PFC5.0 3D平台在沥青混合料虚拟试样中采用clump块体直接表征粗集料颗粒,精度可控,表面结构更加拟真;构建的沥青混合料三维离散元数值模型能够有效描述沥青混合料的力学行为.     

成型温度对沥青混合料体积参数的影响分析

通过对AC13，SMA13和Superpave12、5三种典型级配的沥青混合料在不同的成型温度下的马歇尔试验，模拟沥青路面在不同压实温度下的碾压施工，分析压实温度对沥青混合料空隙率、矿料间隙率、稳定度、流值等体积参数的影响．结果表明，随着压实温度的降低，沥青混合料空隙率、矿料间隙率以及流值不断增大，而沥青饱和度和稳定度不断减小．这一规律对沥青混合料的现场施工有重要的指导意义．     

基于图像处理技术的磨耗层粗集料分布特性

为了给沥青路面磨耗层级配设计提供参考,基于体积法设计了不同骨架结构的沥青混合料。采用小型搓揉试验机开展室内试验,以模拟行车环境与车轮加速碾压效果。利用数字图像处理技术对不同衰减阶段的粗集料倾角进行分析,揭示粗集料空间分布状态对抗滑性能的影响。结果表明,磨耗层表面粗集料颗粒约65%比例以"平躺"状态为主,主要与碾压工艺有关;随着轮胎作用次数增加,粗集料颗粒从"竖立"状态往"平躺"状态发展;适当增加粗集料在4. 75 mm以上的比例,减少2. 36 mm细料的干涉,形成更强的主骨架约束,能有效降低沥青路面的二次压实,在一定程度上能够改善沥青磨耗层的耐久性。     

路用改性沥青AC-13混合料的级配优化

采用正交试验设计方法,对特立尼达湖沥青(TLA)的改性沥青AC-13混合料的配合比进行了马歇尔试验研究,采用极差分析方法分析了每个因素水平对混合料的物理-力学性能的影响,提出了优化的TLA改性沥青AC-13混合料级配范围。研究结果表明:影响TLA改性沥青AC-13混合料的毛体积密度、空隙率和沥青饱和度的主要因素是油石质量比;而影响TLA改性沥青AC-13混合料的矿料间隙率、稳定度、流值的主要因素是2.36 mm通过率;采用优化级配的TLA改性沥青AC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性、抗渗性和抗滑性,可应用于中国高速公路沥青路面工程中。     

沥青混合料疲劳性能关键影响因素分析

从材料角度讨论了影响沥青混合料抗疲劳性能的因素,对不同因素条件下沥青混合料室内疲劳试验结果进行灰关联分析,分别研究了沥青性质、集料级配和混合料体积参数对沥青混合料疲劳模型中K值和n值影响的程度.研究表明:混合料饱和度和空隙率对K值,即沥青混合料疲劳寿命有较大影响;胶粉质量比和沥青膜厚度对n值,即疲劳寿命对应力水平变化敏感程度有较大影响.因此要提高沥青混合料耐疲劳性能,应保证沥青用量,从而形成高质量的沥青胶结料,并使混合料充分密实.