矿料级配对沥青混凝土体积特性及抗车辙性能的影响

以2.36mm作为粗细集料的分界筛孔尺寸,将级配曲线分为粗段与细段两部分。采用分段设计思想,依据分界筛孔的通过率设计了3种公称最大粒径沥青混凝土混合料的15种级配。通过粗集料振实试验、沥青混凝土混合料马歇尔击实与车辙试验,研究了矿料级配对混合料体积特性与抗车辙性能的影响。结果表明:级配明显影响混合料的体积参数与组成结构形态,是抗车辙性能的显著影响因素。当分界筛孔的通过率设计适当时,沥青混凝土混合料为骨架密实结构,该结构呈现最好的抗车辙性能。     

基于混合料特性的搅拌设备振动筛筛孔的确定

为了合理确定搅拌设备振动筛筛孔,基于SuperPave级配设计理论和Bailey级配理论,分析了沥青混合料中粗细集料的比例与骨架嵌挤结构之间的关系、细集料含量对混合料抗永久变形能力和压实难易程度的影响、半筛孔材料通过率对粗集料骨架结构和施工特性的影响及最大粒径筛孔对剔除超限料的作用等,得出筛孔的选择原则;以AC-16型沥青混合料为例,进行了搅拌设备筛孔选择与生产级配控制试验研究,结果表明,目标级配和生产级配偏差可控制在±1%以内。     

严寒地区路面面层沥青混合料配合比及路用性能试验研究

以综合性能较好的SMA-16沥青混合料为研究对象,根据相关材料及严寒地区气候特点对沥青混合料配合比进行设计,并对其路用性能展开研究,以有效延长沥青路面使用寿命,节约养护维修费用。根据研究结果,提出关键筛孔4.75 mm通过率在25%~30%之间,0.075 mm筛孔通过率控制在8%以上;适当增加级配中细集料的含量,降低粗集料的含量的建议,可有效提高严寒地区沥青路面的路用性能,延长路面使用寿命。     

基于灰熵法的SMA-5混合料级配组成范围研究

为确定SMA-5混合料级配组成范围及关键控制筛孔,分别以2.36mm、1.18mm为粗细集料分界筛孔,采用粗集料断级配的矿料设计和贝雷法进行级配研究,结合沥青混合料体积特性与路用性能分析,借助灰关联熵法推荐出级配范围及关键控制筛孔。结果表明:2.36mm、1.18mm和0.3mm为SMA-5混合料矿料级配的关键筛孔,而9.5mm、4.75mm、0.6 mm、0.15 mm、0.075 mm为非关键筛孔;确定出SMA-5矿料各筛孔通过率范围0~9.5mm:100%;4.75 mm:98%~92%;2.36 mm:38%~28%;1.18 mm:34%~21%;0.6 mm:29%~18%;0.3mm:25%~15%;0.15mm:21%~13%;0.075mm:16%~12%。     

多级嵌挤密实级配设计方法研究

以逐级填充理论和粒子干涉理论为设计依据,以贝雷法为设计和检验标准,提出了由集料主、次骨架结构形成的多级嵌挤密实级配(MDBG)的设计体系,包括粗集料级配设计、细集料级配设计、合成级配设计及贝雷法对设计级配的检验。在贝雷法级配设计的基础上,提出将混合料中0.075 mm筛孔通过率也作为检验指标,从而使贝雷法的控制指标更趋于完善;同时给出了适合于16型多级嵌挤密实级配(MDBG-16)的相应检验标准。     

基于单轴贯入试验的AC-20级配优化

为了提高沥青混合料的路用性能,利用颗粒流软件PFC~(2D)构建了沥青混合料单轴贯入数值试验方法,阐述了沥青混合料单轴贯入数值试验中试验条件的模拟方法和模型参数的取值,结合实体工程中AC-20室内单轴贯入试验评价了其可靠性。选取不同的原材料得到3组模型参数,基于单轴贯入数值试验研究了模型参数取值、粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律。最后,通过室内单轴贯入试验确定了关键筛孔最佳通过率范围,提出了以抗剪强度最大为原则的AC-20矿料级配,并验证了其路用性能。结果表明:单轴贯入强度模拟曲线与室内实测曲线基本吻合;单轴贯入数值试验模型参数的取值对最大抗剪强度时集料的比例不产生影响;五档粗集料19~26.5mm,16~19mm,3.2~16mm,9.5~13.2mm,4.75~9.5mm的比例为3∶12∶5∶10∶10,细集料级配取I=0.75时所对应的级配,粗细集料比为60∶40时,沥青混合料抗剪强度最大;建议AC-20沥青混合料矿料级配9.5mm,4.75mm,2.36mm及0.075mm筛孔通过率分别为50%~60%、34%~44%、31%~37%和3%~7%;与规范推荐级配中值相比,优化级配AC-20混合料的抗剪强度、动稳定度分别提高了25%、27%。     

沥青种类对SMA-13级配的影响

为了研究不同沥青种类对SMA-13级配的影响,进行了武云高速复合改性橡胶沥青AR-SMA-13和中州大道整治工程SBS-SMA-13的级配、油石比、粗集料的骨架分界筛孔、粉胶比、沥青膜厚度及混合料路用性能等的对比研究。研究过程中采用贝雷法对两种沥青混合料的级配嵌挤效果进行了分析。由于复合改性橡胶沥青和SBS改性沥青的化学成分差异较大,其运动黏度和延度均差异较大。试验得出,AR-SMA-13中2.36~4.75 mm之间的碎石含量接近12%,是传统间断级配的2倍,路用性能仍然较好;AR-SMA-13中0.075 mm筛孔的通过率仅为6%,与SBS-SMA-13中0.075 mm通过率8%~12%形成显著区别;SMA-13骨架分界筛孔选择4.75 mm还是2.36 mm,对混合料的骨架嵌挤的判断是不同的,结果表明,传统间断级配理论关于SMA-13级配中2.36~4.75 mm间断是不必要的;SMA-13骨架分界筛孔建议选择2.36 mm。虽然复合改性橡胶沥青5℃延度远小于SBS I-D,但AR-SMA-13也具有较好的抗低温变形能力,低温弯曲应变与SBS-SMA-13混合料相比,差异不大;复合改性橡胶沥青运动黏度与SBS I-D改性沥青相比差异非常大,但两种级配的混合料都具有较好的抗车辙性能,SBSSMA-13比AR-SMA-13的动稳定度仅低12%,其混合料高温性能的差异远没有沥青运动黏度之间的差异大。当沥青性能差异较大时,沥青混合料的设计指标应做出适当调整,以保证沥青混合料能够具有良好的路用性能。     

聚酯纤维沥青混合料级配设计的理论方法

应用分形理论,推导出聚酯纤维沥青混合料粗、细集料级配设计的数学模型。根据颗粒填充特性,计算出粗、细集料各级筛孔的理论通过率。将粗、细集料分别看作一个整体对其级配进行设计,在保持集料总比表面积基本不变的情况下,建立在实际设计中粗集料级配调整设计的数学模型。根据数学公式,得出3种不同的设计级配。结果表明,粗集料占74%,细集料占15.2%,填料占10.8%;对于掺量为0.2%的聚酯纤维沥青混合料而言,级配1和级配2的体积参数不满足规范要求,级配3的体积参数均满足规范要求,是最优级配组成。     

骨架密实型沥青混合料集料级配设计方法

通过对球体颗粒的堆积和填充特性的研究,从理论上分析了骨架密实型沥青混合料集料中粗、细集料和填料的用量。结合逐级堆积理论和分形理论,根据粗、细集料的架构效应和填充作用的不同,提出了粗、细集料级配设计的数学公式,并给出了粗集料级配调整的数学公式,根据这些数学公式,得出了3种不同的设计级配。结果表明：骨架密实型沥青混合料中粗集料质量分数为74%,细集料质量分数为15.2%,填料质量分数为10.8%;集料的3种级配的体积参数均满足相应的规范要求,3种级配形成的混合料的稳定度和流值也均满足技术规范要求。     

沥青稳定碎石排水基层级配设计方法

沥青稳定碎石排水基层必须具有良好的骨架-空隙结构.通过参考国内外大量资料,设计不同的关键控制筛孔的通过率,将粗、细集料分段取不同的级配曲线进行设计,并结合VCADRF方法对级配进行检验,根据沥青混合料的性质对粗、细集料的含量进行调整,在沥青稳定碎石排水基层试验路中设计出满足排水、结构要求的良好级配.     

骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨

针对沥青混合料组成结构要求,提出了对骨架密实型结构的理解和认识,结合试验测试数据对骨架密实型结构级配设计理论进行了阐述。说明骨架密实型沥青混合料以4.75mm为关键性筛孔时,4.75mm以下体积之和介于40%～45%之间;当以2.36mm为关键性筛孔时,2.36mm以下体积之和介于38%～43%。并且结合具体工程实例对骨架密实型结构级配设计计算进行了研究探讨。     

嵌挤骨架型集料级配设计的研究

该文以填充理论和干涉理论为基础,根据集料的填充特性,提出了嵌挤骨架型沥青混合料集料新的临界筛孔的计算系数,从理论上计算出了多级嵌挤骨架型沥青混合料集料中粗、细集料的用量:粗集料占74%,细集料和填料占26%.同时引入了分形理论,根据粗、细集料的架构效应和填充作用的不同,分别提出了粗、细集料级配设计的数学模型.通过计算得出了多级嵌挤骨架型沥青混合料矿料的级配曲线,并用贝霄法对其进行了检验.结果表明,文中提出的矿料级配设计方法有别于以往的级配设计方法,是一种纯理论的设计方法.     

细集料敏感筛孔的判定研究

通过试验研究和理论分析,针对AC-13沥青混合料骨架结构,寻找对该混合料级配设计贡献突出的细集料敏感筛孔.研究基于颗粒堆积学和逐级填充理论,采用敏感筛孔的判定及两阶段试验验证方法,确定0.3 mm筛孔为AC-13沥青混合料骨架结构的敏感筛孔,并提出了一套适应于该类骨架结构沥青混合料细集料敏感筛孔的判定方法.     

沥青混合料配合比设计中若干技术问题

通过对沥青混合料集料级配计算、设计、调整和沥青混合料高温性能评价指标的研究,提出了变i法及其公式,给出了满足AC-16、SMA-16和Sup-12.5级配的i值范围;将0.075 mm筛孔作为最小控制筛孔,提出了FAP指标,以此检验0.075 mm筛孔的通过率,完善了贝雷法对设计级配关键筛孔通过率的检验,给出了满足SMA-16型级配的CA比和FA比检验的合理指标范围,为SMA的设计和检验提供了理论依据;综合考虑行车速率、累积变形量和最大永久变形量等因素对沥青混合料高温性能影响,提出的动抗压强度(DCS)指标 能较好体现工程实际中车辙的形成规律,有效提高了对沥青混合料高温性能评价的区分率.     

基于离散单元法设计骨架密实型沥青混合料

为了减少沥青混合料设计过程中的误差和工作量,提高沥青混合料设计的社会经济效益,提出基于离散单元法进行骨架密实型混合料级配可视化设计和评价的方法,并对理想骨架结构的细观力学指标进行了定量分析。结果表明:在应用离散元方法进行混合料级配设计过程中,不需测量集料毛体积密度和混合料体积指标等中间变量,操作方便、数据变异小,克服了传统试验误差较大和试验量大的不足,极大地提高了沥青混合料设计的效率和经济性;骨架密实型混合料内部平均接触力与最大接触力呈线性相关关系,平均接触力、最大接触力与混合料的空隙率并无明显的相关关系;由粒径大于2.36mm理想球形粗集料构成的主骨架结构,平均配位数一般在3.3~3.5之间,当细集料掺入时,混合料的平均配位数有所降低;随着次一档集料的掺入,混合料内部的应力发生重分布,应力逐渐向细集料转移。对骨架密实抗车辙型沥青混合料设计来说,较粗的级配应提高主骨架的嵌挤能力,而较细的级配重点在于改善沥青砂浆的抗变形能力。     

粗级配沥青混合料骨架结构的细观分析

将数值模拟方法与室内试验相结合,从细观角度探讨了粗级配沥青混合料的骨架特征。从混合料的矿料组成看,根据不同粒径粗集料的组成百分比的变化,粗集料既可能是构成混合料的骨架单元,也可能起充填骨架间空隙的作用。以1/2最大公称尺寸作为粗集料偏粗及偏细骨料的分界尺寸,则当粒径小于分界尺寸的集料含量增加时,偏细的粗集料起充填作用的可能性随之增大,即细集料含量会影响混合料细观结构的传力特征;当细集料充填量足够大时,相当数量的细集料将具有与粗集料类似的结构特征,从而导致混合料由密实骨架结构向悬浮密实结构的转化。     

不同级配下橡胶沥青混合料路用性能的比较

试验采用相同的集料调配成2种不同的级配,比较不同级配下,橡胶沥青混合料路用性能的差别,结果表明：AR—ACl3橡胶沥青混合料更适于间断级配及开级配,其关键筛孔为0．075mm筛孔,降低此筛孔通过率将导致沥青用量增加,进而影响了其高温稳定性。尽管橡胶沥青混合料需要较大空间来容纳橡胶粉,存在一个较佳级配来满足其密实性要求。     

MAC骨架嵌挤密实型沥青混合料配合比设计与施工技术研究

为有效解决沥青面层抗高温稳定性和抗水损害能力,以工程项目为依托开展骨架嵌挤密实型沥青混合料配合比设计和施工技术研究,分析了骨架嵌挤密实型级配形成机理,提出了"三次破碎+三次筛分"改进型集料加工工艺,推荐了改进型沥青混合料用粗集料、细集料规格和MAC骨架嵌挤密实型沥青混合料级配组成范围,提出了施工质量控制重点,形成了成套技术并推广应用,可为其他项目和规范修订提供参考。     

AC-25沥青混合料矿料级配优化及应用研究

为提高AC-25沥青混合料路用性能,应用正交试验设计,研究了各因素水平对马歇尔性能指标的影响,提出了优化的AC-25矿料级配工程设计范围.结果表明,2.36 mm筛孔通过率是空隙率、毛体积相对密度、矿料间隙率和稳定度的主要影响因素;混合料性能指标主要受控于细集料(＜2.36 mm)的级配组成和含量的变化.通过相关力学性能和实体工程检验,证明了采用优化的AC-25混合料级配具有良好的骨架密实特性、高温抗车辙性能和力学行为特性,可应用于高温多雨地区高速公路沥青路面中,对提高混合料组成设计水平和沥青混合料质量控制具有指导借鉴作用.     

贝雷法在SMA-16型集料级配设计中的应用

以贝雷法级配设计理论为基础,将0.075mm筛孔作为最小控制筛孔,提出了适合SMA-16型级配的检验指标范围和理论依据,并对调整前后的SMA-16型级配沥青混合料的路用性能进行了试验验证。研究表明:将0.075mm筛孔作为最小控制筛孔,以FAP检验0.075mm筛孔的通过率,提出了满足CA比和FA比检验的合理指标范围,完善了贝雷法对设计级配关键筛孔通过率的检验,为SMA的设计和检验提供了理论依据。