多孔沥青混合料排水性能研究与空隙率确定

多孔沥青路面在降雨等条件下的内部排水情况复杂,采用单一的横向或纵向的渗透系数,并不能说明多孔混合料的排水能力。通过模拟降雨试验,研究了多孔沥青路面的极限排水强度及其与目标空隙率和连通空隙率之间的关系。通过测量排水表层的最大瞬时降雨强度,可以更好地理解多孔沥青混合料的性能。结果表明,当空隙率从18%增大至25%时,试件排水能力提高了近3倍,目标空隙率与极限排水强度呈线性相关关系。对混合料进行路用性能检测发现,在冬冷区(年极端最低气温-21.5~-9.0℃)或冬温区(年极端最低气温＞-9.0℃),空隙率在20%~22%时符合规范要求;在冬寒区(年极端最低气温-37.0~ -21.5℃),空隙率为20%~21%时,性能符合相关规范要求。     

沥青性质对排水性沥青混合料性能的影响

对三种空隙率相同，但沥青结合料不同的排水性沥青混合料及一种密级配沥青混合料AC-16-I工进行了性能试验。发现随着沥青60℃粘度的提高，排水性沥青混合料的抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度明显增大，动稳定度、水稳定性和低温性能显著提高，但透水能力、抗滑性能变化不大；同时排水性沥青混合料的各项强度指标均低于密级配沥青混合料。结果表明沥青的60℃粘度是影响排水性沥青混合料路用性能的关键指标，应选用高粘度的改性沥青作为排水性沥青混合料的粘结料。     

透水沥青混合料透水特性及路用性能研究

对比并分析确定PAC-10和PAC-13透水性沥青混合料的空隙率及透水系数的检测方法,对透水沥青混合料的空隙分布特性及透水性能进行检测;并对混合料的高温性能、低温性能和水稳定性等路用性能进行研究。结果表明:PAC-13透水沥青混合料的有效空隙率百分比均显著大于PAC-10。透水沥青混合料透水系数与有效空隙率存在良好的指数关系,而与空隙率相关关系较小,采用有效空隙率指标能较好的反映透水沥青混合料的透水性能。随着粗集料增多,同种透水沥青混合料的高温性能增强,水稳定性和低温性能降低;PAC-10透水沥青混合料较PAC-13具有更好的水稳定性和低温性能,而高温性能相对较差。     

多孔沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的OGFC-13马歇尔试件作为载体,运用X-CT技术和数字图像处理技术获取了不同类型混合料试件的内部空隙分布图像,采用分形理论研究了多孔沥青混合料的空隙分维特征,分析了空隙分维特征与混合料路用性能的关系。分析结果表明:多孔沥青混合料的劈裂强度随着空隙率的增加而减少,随着空隙轮廓分形维数的增大而增大;多孔沥青混合料的渗透系数随着空隙率的增加而增加,随着空隙轮廓分形维数的增大而减小。采用空隙轮廓分形维数可以很好地解释多孔沥青混合料孔隙率基本一致但路用性能差异较大的原因,可以用于分析多孔排水沥青混合料的空隙分布及其路用性能变化趋势。     

粗橡胶粉SBS改性沥青透水混合料抗水损害性能

排水沥青混凝土孔隙率大,具有良好的排水、降噪功能,但是易发生水损害. 使用粗橡胶粉和SBS（styrene-butadiene-styrene block copolymer）改性剂对基质沥青进行复合改性. 采用冻融劈裂强度比对透水沥青混合料的抗水损害性能进行评价. 研究SBS用量、最大公称粒径、粗橡胶粉用量、级配各筛孔通过率、消石灰用量和沥青用量6个影响因素对透水沥青混凝土抗水害损性能的影响,揭示粗橡胶粉SBS复配沥青混合料的抗水损害机理. 研究结果表明:SBS用量的增加、集料最大公称粒径的增大、消石灰的加入均能提高透水混合料的冻融劈裂强度比;为了获得最佳的水稳定性和良好的经济性,建议SBS与粗橡胶粉的最佳掺量分别为6%和10%,并且通过灰关联分析得出了影响各规格混合料抗水损害性能的关键筛孔.      

不同空隙结构沥青混合料对路面径流污染的控制效能

为了明确透水路面控制路表径流非点源污染的功效,在明确路表径流污染主要评价指标基础上,从不同空隙结构沥青混合料的材料组成角度研究其控制路表径流污染的效能。试验结果表明,具有不同空隙结构的多孔沥青混合料对路表径流均具有一定的有机污染物和固体悬浮物的去除效果,去除效果与沥青混合料的空隙结构形成因素有关。在充分压实基础上通过级配设计所形成的不同空隙结构中,随着空隙率的降低,污染物去除效果越明显,兼顾透水与去污效果,推荐沥青混合料的有效空隙率为20％左右。     

排水性路面铺装功能持续性的研究

排水路面铺装自1990年在日本开始被采用以来，与已成为标准的路面之一。之所以能迅速的普及，是因为它既能提高雨天的交通安全，又能降低交通噪音改善道路周边的环境。但对于如何分析排水性混合料的强度问题，至今还没有更多的研究。为此，结合日本采用排水性路面铺装实例，介绍分析了排水性混合料强度的原理和利用车辙试验机在60℃时反复行走同时进行透水试验，测定透水功能的变化过程，由此得出反复承受交通负荷引起的空隙崩溃现象也受沥青的60℃粘度和空隙率的影响很大。     

基于图像技术的大空隙沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的PAC-13和PAC-16混合料马歇尔试件作为载体,运用cosmos图像处理技术获取了混合料试件的内部有效空隙分布,分析了有效空隙分布特征与混合料路用性能的关系。结果表明:有效空隙图像可以定性描述大空隙沥青混合料的连通情况和分布特性,相同检测面积内最大骨料粒径越大形成的有效空隙(面积)越大,有效空隙率分布范围为6.5%～12.8%;大空隙沥青混合料的强度和马歇尔稳定度都随着空隙率或面积率的增加而减少;大空隙沥青混合料的渗透系数随着空隙率或面积率的增大而增大;有效空隙面积(面积率)与大空隙沥青混合料空隙率具有一致性,可以用于分析大空隙沥青混合料的有效空隙分布及其路用性能变化趋势。     

排水性沥青混合料的稳定性试验研究

对不同型号、不同孔隙率排水性沥青混合料进行了稳定性试验,分析了空隙率和连续空隙率对排水功能的影响,不同类型、不同结构沥青材料和空隙率对马歇尔稳定度及水稳性的影响。试验结果表明：相同混合料的连续空隙率随混合料的总空隙率增大而增大;不同改性沥青,相同矿料级配的混合料空隙率和连续空隙率基本相同;不同结构的混合料设计空隙率相差很大,油石比也不相同;SBS改性沥青混合料中加入少量纤维稳定剂,其力学指标也能达到高粘度沥青的性能;大空隙率沥青混合料满足水稳性要求。     

排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真

为揭示排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的细观力学机制,综合室内试验和数值模拟相结合的方法,采用图像识别技术获取车辙板粗集料及孔隙细观信息,并基于离散元建立单轴静态蠕变试验模型,围绕沥青模量、粘结强度和混合料孔隙率等3个因素对排水沥青混合料高温性能的影响开展了研究。结果表明:在相同的外荷载作用时间下,模量对永久变形的降幅影响略大于蠕变柔量,模量由1倍提升至5倍,蠕变柔量约降低3.7倍,永久变形降低约4.7倍;模量增大至4倍后,永久变形量和蠕变柔量的降幅趋于平缓;空隙率由18%提升至22%,蠕变柔量和永久变形量均增大约40%,混合料耐久性明显降低,空隙率18%-19%阶段对永久变形和蠕变柔量的增幅较为平缓,19%-22%阶段永久变形和蠕变柔量的增幅增大,且接近线性关系;混合料承载力随粘结强度提高而增大,不同粘结强度(280、300、500 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响基本一致,且低粘结强度(250～300 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响远大于高粘结强度(300～700 N)。在影响蠕变柔量与永久变形计算值可靠度的3个因素中,按可靠度高低排序依次为:粘结强度、空隙率、模量。     

大孔隙高黏改性沥青混合料降噪特性试验研究

大孔隙沥青混合料以其内部较大的连通空隙率在排水降噪方面具有较大优势。利用驻波管法对沥青混合料SMA-13、AC-13以及OGFC-13的降噪特性进行试验研究,分析了级配类型、混合料厚度、表面特征等对沥青混合料吸声性能的影响。研究结果表明:高黏改性沥青中TPS改性剂和SBS改性剂的最佳复合比为5%SBS+11%TPS,OGFC-13试件的降噪系数、平均吸声系数和吸声系数峰值均为同厚度的SMA-13和AC-13的两倍以上,吸声性能指标与三种级配的沥青混合料厚度具有较好的线性拟合关系,同时较大的表面构造深度和较小的表面暴露率能够有效提升沥青混合料的吸声降噪性能,能够为透水降噪沥青混合料的设计提供理论指导。     

纤维增强PAC路用性能对比研究

排水沥青路面因其在安全、舒适、环保等方面的显著优势,在我国的应用广泛。以木质素纤维和聚丙烯纤维两种外掺增强纤维透水沥青混合料(PAC)为研究对象,研究透水沥青混合料的路用性能。结果表明:两种纤维增强PAC路面的渗水系数均较高,外掺木质素纤维的排水沥青路面渗水性能更优;聚丙烯纤维沥青混合料与木质素纤维沥青混合料的低温抗裂提高幅度相当;聚丙烯纤维增强沥青混合料的浸水残留稳定度和冻融劈裂强度均优于木质素纤维增强沥青混合料,水稳定性更优;混合料的疲劳寿命均与纤维含量呈正相关,在相同掺量时,聚丙烯纤维增强混合料疲劳寿命明显高于木质素纤维增强混合料;木质素纤维在建设期具有一定的经济优势,鉴于聚丙烯纤维混合料整体性能较优,决策时仍需综合考虑项目经济条件和全寿命成本。     

空隙率对沥青混合料性能影响

基于室内试验并以AC13为例,对空隙率与沥青饱和度和吸水率、沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度,抗剪强度)、冻融劈裂强度(比)及疲劳寿命间关系展开研究.研究结果表明:空隙率影响沥青混合料性能,其间存在很好的相关性;随着沥青混合料的空隙率增大,沥青饱和度降低,吸水率增大;空隙率增大,沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度、抗剪强度)降低;空隙率增大,沥青混合料冻融劈裂强度降低,冻融劈裂强度比减小,沥青混合料抗水损坏性能降低;随着空隙率增大,沥青混合料剪切疲劳寿命减少.     

细观空隙特征对透水沥青面层去除径流中Pb~(2+)的影响机制研究

为探究多孔沥青混合料空隙结构特性对透水沥青路面去除路面径流重金属的影响机制,于细观尺度下,选用等效直径、空隙数量、面空隙率、单位比表面积和分形维数作为特征参数;采用室内人工模拟降雨试验,研究两种目标空隙率下,细观空隙特征对透水沥青面层去除径流中Pb~(2+)的影响机制。结果表明:面空隙率、比表面积、空隙体积、分形维数与多孔沥青混合料去除Pb~(2+)的能力呈正相关关系,参数值越大、混合料对Pb~(2+)的去除效果越好;等效直径与混合料去除Pb~(2+)的能力呈负相关关系,参数值越大、混合料对Pb~(2+)的去除效果越差;空隙数量则对沥青混合料去除Pb~(2+)的效果无显著影响。     

排水性沥青混合料空隙率与连通空隙率相关性研究

排水性沥青混凝土路面的重要特点就是空隙率比一般沥青混合料都要高,研究表明：排水性沥青混合料空隙率越大,路面结构内部的连通空隙就越多,且空隙率与连通空隙率具有一定的相关性。     

排水性沥青混合料耐久性

通过对相同空隙率的两种级配、四种不同沥青结合料的排水性沥青混合料进行了高温稳定性、水稳定性和低温稳定性试验,研究了沥青性质、集料级配对排水性沥青混合料耐久性的影响。通过试验发现随着沥青60℃粘度的提高,排水性沥青混合料的动稳定度、水稳定性和低温性能显著提高;对于同种沥青结合料,良好的集料级配可以极大地改善排水性沥青混合料的耐久性;选用高粘度的改性沥青,选取合理的集料级配可以保证排水性沥青混合料具有良好的耐久性。     

排水沥青路面混合料研究

根据国外排水沥青混合料成功经验,结合我国国情,对排水沥青混合料的物理力学性能,即排水沥青混合料的马歇尔稳定度、流值、残留稳定度、劈裂强度、动稳定度、透水系数、飞散系数以及滴落等指标进行了试验测定并分析其规律性,确定排水沥青混合料的级配、沥青最佳用量及空隙率与强度等指标的关系。     

开级配透水沥青混合料设计方法研究

开级配透水沥青混合料(OGFC—13)以其具有排水、抗滑、降噪等特点在世界上得到广泛应用,而在我国南方地区湿热多雨,水损坏成为沥青路面破坏的主要形式,开级配透水沥青混合料能有效解决这一问题。通过结合新规范,进行相关技术参数实验,确定符合研究要求的OGFC—13混合料矿料级配范围,根据经验公式估算沥青用量,进而确定6组沥青用量值;根据确定的矿料级配、设计空隙率和不同沥青用量进行实验,确定初始最佳沥青用量范围,并对各配比混合料进行车辙试验,对最佳沥青用量作出最终选择。     

利用均匀分布法及灰理论确定橡胶沥青透水混合料空隙率关键影响筛孔的研究

橡胶沥青透水路面混合料的级配对其空隙率有决定性影响。综合利用均匀分布法及灰理论,结合室内试验,对影响橡胶沥青透水路面混合料空隙率的级配关键筛孔进行了研究。结果表明:均匀分布法与灰理论综合利用可在有效控制试验工作量的条件下获取具有代表性的试验数据,9.5mm筛孔为橡胶沥青透水路面空隙率控制的关键筛孔。     

基于复合改性技术的排水沥青混合料研究

为提高排水沥青混合料的综合路用性能,选取自制高黏剂、HRM 环氧树脂为改性剂,分别与SBS改性沥青进行复合改性,制备出两种复合改性沥青;同时设置SBS改性沥青为对照组,通过沥青基本性能试验、老化试验和黏度试验,评价复合改性沥青性能的提升效果;以3种沥青为胶结料、PAC-13沥青混合料为基础级配,制备出3种排水沥青混合料,并通过强度试验、渗水性能试验、水稳定性试验和高温稳定性试验等室内试验,对排水沥青混合料的路用性能进行综合评价。结果表明,相较于SBS改性沥青,复合改性排水沥青的各项性能提升效果明显;相较于传统排水沥青混合料,两种复合改性排水沥青混合料的马歇尔稳定度分别提高了24.5%、19.1%,渗水性能分别提高了2.4%、7.8%,冻融劈裂强度比分别提升了15.3%、6.5%,动稳定度分别提高了30.2%、88.8%。