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。     

基于抗车辙性能的AC-13沥青混合料级配范围研究

以2.36mm作为AC-13沥青混合料级配的粗细集料分界点;对2.36mm以上粗集料部分,采用各粒径不同比例的堆积密度试验进行研究,并以最小矿料间隙率作为判据确定粗集料的合理级配组成;选取不同细集料组成、不同粗细比例的9种级配的AC-13沥青混合料进行冻融劈裂试验和车辙试验。研究结果表明:2.36mm通过率对沥青混合料高温抗车辙能力和水稳定性影响较大;根据室内试验结果和级配应用经验,提出了适应于夏炎热区气候特点的AC-13沥青混合料工程设计级配范围,以提高夏炎热区沥青路面抗车辙能力。     

基于图像的粗集料形态对沥青面层抗剪性能的影响

由轮廓形状、棱角性和表面纹理量化的矿质集料的形态(形状特征)对沥青混合料的性能具有极为明显的影响.为研究粗集料形态对沥青面层抗剪性能的影响,将粗集料形态视为首要因素,定义了基于图像的粗集料形状参数,采用编制的图像处理程序,获取了五组颗粒形状特征不同的粗集料其形状参数,运用单轴贯入试验分析了粗集料形态参数对SAC_16混合料抗剪强度的影响.结果表明,粗集料各种形态参数对混合料抗剪强度都有不同程度的影响,且扁平比对抗剪强度的影响最大,必须控制粗集料中扁平颗粒的含量.     

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.     

沥青混合料的长期抗滑性能评价指标

针对中国行业规范和标准缺乏对沥青路面使用过程中的抗滑性能评估问题,在自行开发“温控轮式加速磨光系统”的基础上,提出一种基于差异磨耗原理的沥青混合料长期抗滑性能的评价指标,并利用不同岩性集料矿物含量、磨光值、表面纹理的差异,进行粗细集料不同掺配比例的SMA沥青混合料配合比优化设计. 结果表明:SMA沥青路面的长期抗滑性能有较大幅度提高,提高幅度可达5 BPN. 对优质集料匮乏地区,利用高磨光值和低磨光值粗集料进行掺配,不仅可以降低工程造价,而且可以显著提高沥青路面的长期抗滑性能.     

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.     

骨架密实型沥青混合料配合比设计

根据集料嵌锁理论，借鉴Superpave限制区和控制点的优点以及马歇尔方法在我国丰富的实践运用经验，并利用集料的表面构造以及堆积特性，提出了合架密实型沥青混合料配合比设计方法。根据室内性能到试试验，采用该方法设计的沥青混合料具有良好的抗高温车辙、抗水损坏以及抗滑耐磨的路用性能。     

大掺量橡胶沥青混合料的高低温性能

为充分发挥橡胶粉对沥青的改性优势,研究大掺量橡胶粉对沥青混合料高低温性能的影响。选取油石比为4.5%,橡胶粉掺量为3.5%(占矿料质量比),配制成大掺量橡胶沥青混合料,与SBS/AC-13、SBS/SMA-13、高模量沥青混合料和1.5%橡维联沥青混合料进行对比研究,并提出高温受力活塞模型。试验结果表明:大掺量橡胶沥青混合料高温抗车辙性比SBS/SMA-13、SBS/AC-13好,但不及掺抗车辙剂的高模量沥青混合料;与1.5%橡维联沥青混合料相比,其低温破坏应变高,破坏时未发生脆性断裂,表现出更好的低温柔韧性。大掺量橡胶沥青混合料高温稳定性良好,且没有以降低低温性能为代价。以骨架嵌挤结构和半刚性填充料协同作用的活塞模型,解释了其高温性能良好的原因。     

AC-13沥青混合料级配优化研究

通过对现有嵌挤密实型混合料设计方法的比较,采用逐级填充设计法选择了AC-13型沥青混合料粗集料级配、采用连续密级配公式确定了其细集料级配,并按体积法原理进行了AC-13级配的合成与调整;最后通过一系列室内试验对7种13型级配曲线进行了对比研究,验证了所提出的改进型AC-13级配,给出了湖北地区AC-13型沥青混合料级配优化结果.     

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。     

橡胶沥青OGFC配合比设计及路用性能研究

对橡胶沥青OGFC配合比设计方法以及路用性能进行了研究。结果表明,橡胶沥青OGFC混合料具有良好的路用性能,特别是橡胶沥青与集料之间粘附性很好,弥补了OGFC混合料易水损害、集料易松散的缺点。     

骨架型沥青混合料路用性能研究

沥青混合料集料骨架性能对路用性能影响较大．通过试验研究，系统分析了Superpave和SMA沥青混合料的路用性能，包括原材料性能，级配分析，混和料马歇尔稳定度．水稳定性，低温抗裂性，高温稳定度，疲劳耐久性和抗滑性能，并与密级配沥青混凝土进行了对比分析．结果表明：SMA和Superpave级配理论已从连续级配变化到间断级配理论；SMA和Superpave沥青混合料在水稳定性，高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能；疲劳耐久性SMA较好；Superpave和SMA具有较密级配沥青混合料更好的路用性能，能够延长使用寿命，是一种性能优良的沥青混合料。     

橡胶颗粒沥青混合料矿料级配的分形评价

橡胶颗粒沥青混合料集料分布具有明显的分形特征,建立了橡胶颗粒沥青混合料集料体积分形维数与沥青混合料空隙率的回归模型。验证了集料体积参数与混合料空隙率的强相关性,空隙率随着矿料级配分维值D的增加而减小。与橡胶颗粒沥青混合料对应的级配范围集料粒径分维值D范围为2.54～2.59。间断级配JAC-16适用于二重分形评价,采用二重分形计算的相关系数较高,说明该级配的实际组成与级配分形理想模型拟合的程度较高。     

热拌再生橡胶沥青混合料水稳定性的试验研究

基于水煮法,采用剥落率对沥青/集料粘附性进行定量评价。通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验及汉堡车辙试验等,对热拌再生橡胶沥青混合料水稳定性进行了系统的试验研究。结果表明:剥落率R能有效评价沥青/集料粘附性;沥青再生剂能恢复橡胶沥青混合料的水稳定性;和浸水马歇尔试验相比,冻融劈裂试验对SMA-13粗级配的水损害更为严重;在汉堡车辙试验中,高温稳定性和水稳定性呈相反关系。     

石灰岩与玄武岩集料SMA高温蠕变特性试验研究

为对比石灰岩与玄武岩两种岩性集料对SMA(stone mastic asphalt)混合料高温性能的影响,采用玄武岩、石灰岩两种岩性集料配制了3种组合SMA混合料:(1)玄武岩集料SMA,粗、细集料全部采用玄武岩;(2)石灰岩集料SMA,粗、细集料全部采用石灰岩;(3)玄武岩与石灰岩混合集料SMA,即粗集料为玄武岩,细集料为石灰岩。通过弯曲蠕变试验评价了3种SMA混合料的高温稳定性,建立了相应的Burgers模型,并分析了不同集料组合对其高温性能的影响。结果表明,玄武岩集料SMA的高温性能最优,其次为玄武岩与石灰岩混合集料SMA,最后为石灰岩集料SMA。以弯曲蠕变速率为指标进行的方差分析表明,玄武岩集料SMA与石灰岩集料SMA二者的高温性能有显著性差异,而玄武岩集料SMA与玄武岩石灰岩混合集料SMA的高温性能无显著性差异。     

橡胶沥青砂浆对混合料的动态模量影响

为研究橡胶沥青砂浆对混合料的动态模量影响,采用旋转剪切压实试验,通过逐级填充粗集料测定骨架间隙率,分别取最小骨架间隙体积的0. 85、1. 00和1. 10倍,添加质量分数为30%的胶粉改性沥青砂浆,组成沥青混合料,通过旋转剪切压实试验制备动态模量试件,通过沥青混合料性能试验测定动态模量.研究表明,橡胶沥青砂浆对混合料的动态模量影响显著,在相同的试验温度和加载频率下,随着沥青砂浆的增加,动态模量呈增大趋势.西格摩德(Sigmoidal)数学模型能较好地拟合混合料的动态模量主曲线,粗集料、沥青砂浆和空隙的填充率拟合相关性分别为0. 998、0. 989和0. 985.     

集料形态特性对沥青路面抗滑性能的影响

介绍了常用集料特性的获取方法,即传统方法、CCD技术(计算机图像处理技术)、X-CT以及激光扫描技术。在此基础上,从集料的形状、棱角和纹理出发,讨论了沥青路面抗滑机理,分析了集料形态特征获取方法及其对沥青混合料抗滑性能的影响,剖析了现有研究存在的问题,提出了未来要解决的问题,即依据常用集料特性的获取方法,提出客观的集料形态特性评价指标;借助分子动力学模拟等软件从分子层面研究不同磨光次数下集料性能衰减规律及其对沥青路面抗滑性能的影响,以期为沥青路面抗滑设计提供支持。     

沥青混合料级配分形研究

分形理论作为一种非线性的研究方法,被应用到了许多领域,特别是在材料学方面应用广泛.沥青混合料存在着空隙、集料粒径以及级配等分形,对AC-13、SMA-13、SUPER-13 3种类型沥青混合料的级配分形和分维数范围进行研究.通过研究获得用分维数表征上述3种沥青混合料级配的结果,研究结果表明,分维数和级配的相关性很好,且可以通过维数值反映间断级配或连续级配的特征;可以通过分维数值的大小判定沥青混合料的级配组成,从而对沥青混合料拌合中对配合比控制和检验提供一种新的方法.     

基于灰熵法的粗集料间隙率影响因素分析

为了对骨架沥青混合料的嵌挤骨架特性进行深入研究,采取粗集料的骨架间隙率作为评价沥青混合料潜在骨架特性的指标。试验采用粒径范围为4.75～16mm的粗集料进行分析,通过调整粗集料中各粒径组比例,结合集料干捣试验,计算粗集料的间隙率,并运用灰熵法理论计算分析了各粒径组比例对粗集料间隙率的影响,找出影响粗集料间隙率的显著因素。结果表明,各粒径组对粗集料骨架间隙率的影响为:9.5～13.2mm粒径组集料对粗集料骨架间隙率影响显著,13.2～16mm粒径组集料影响次之,4.75～9.5mm粒径组集料影响最小。     

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。