沥青混合料水稳定性评价方法研究

马歇尔试件成型时采用不同击实次数,使试件空隙率控制在5 %～6 %这一抗水损害最不利状态下,并分别进行了浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验和冻融劈裂试验.研究表明,浸水马歇尔试验和真空饱水马歇尔试验无法模拟实际路面上空隙水受行车荷载作用对沥青膜的挤压破坏作用,不能准确地评价沥青混合料的水稳定性.而真空饱水率与冻融劈裂强度比之间存在良好的相关性,在饱水率为1.5 %～2.0 %时进行冻融劈裂试验可以较好的模拟沥青路面空隙水的存在状态和受力情况.因此,采用合理饱水率范围内冻融劈裂强度比来评价沥青混合料的水稳定性将更加可靠.     

沥青混合料水稳定性评价方法研究

马歇尔试件成型时采用不同击实次数,使试件空隙率控制在5 %～6 %这一抗水损害最不利状态下,并分别进行了浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验和冻融劈裂试验.研究表明,浸水马歇尔试验和真空饱水马歇尔试验无法模拟实际路面上空隙水受行车荷载作用对沥青膜的挤压破坏作用,不能准确地评价沥青混合料的水稳定性.而真空饱水率与冻融劈裂强度比之间存在良好的相关性,在饱水率为1.5 %～2.0 %时进行冻融劈裂试验可以较好的模拟沥青路面空隙水的存在状态和受力情况.因此,采用合理饱水率范围内冻融劈裂强度比来评价沥青混合料的水稳定性将更加可靠.     

基于温差评价方法的沥青混合料渗水系数试验与数值模拟

为了快速检测密级配沥青混合料渗水系数,提出一种采用路面表面温差评价路面渗水系数的新方法。对沥青混合料空隙率与渗水系数的关系进行了分析;通过室内试验研究了不同渗水系数的沥青混合料试件在相同照射条件下的失水质量、失水率和表面温差;通过数值模拟计算了饱水后沥青路面表面温度随太阳辐射的变化规律;分析了季节对表面温差的影响,并将数值模拟结果与室内试验结果进行了对比分析。结果表明：饱水后的试件通过室内模拟太阳辐射照射一段时间后,随着渗水程度的增加表面温差逐渐增大,最大温差值达5.7℃;太阳辐射强度与路面表面温差直接相关,最佳评价时段为9：00~14：00;夏季路面表面温差最大,亦为最佳评价渗水系数季节。     

表面层三种沥青混合料水稳性试验分析研究

采用马歇尔与Superpave相结合的方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13三种沥青混合料。对4%、7%、10%和13%的空隙率成型3种混合料试件,进行冻融劈裂试验,并对SAC-13进行了短期老化和长期老化后的冻融劈裂试验。通过分析比较得出,空隙率为4%时,3种混合料的水稳性好坏顺序为:SMA-13>SAC-13>AC-13。对SAC-13沥青混合料,TSR随老化时间增加而增大;普通状态时,空隙率VV增大,TSR减小;老化后,空隙率VV增大,TSR却增大。     

大空隙沥青混合料内部冻融损伤特征

通过冻融劈裂试验,得到大空隙沥青混合料冻融循环前后劈裂强度。结合CT测试技术,得到试件在冻融劈裂前后不同层位的图像。分析大空隙沥青混合料试件在冻融劈裂后内部损伤的状况,并利用损伤变量对混合料内部微观结构的变化进行对比分析。分析结果表明:随着冻融循环作用次数的增加,大空隙沥青混合料试件的劈裂强度逐渐下降;混合料试件冻融后劈裂破坏多发生在试件初始空隙分布密集处,裂缝的扩展方向与初始空隙的方向基本一致;空隙大的沥青混合料试件其力学性能较差,且空隙率大的层位损伤变量增加比空隙率小的层位损伤变量增加更多。     

沥青混合料水损害评价方法中试验条件的研究

我国现行规范规定采用残留马歇尔稳定度和冻融劈裂试验来评价沥青混合料抗水损害的能力，但是由于试验条件控制不够合理，与路面实际状态并没有建立良好的关系。因此，在分析了现行的水稳定性评价方法不足的基础上，本文重点讨论了空隙率和饱水率对冻融劈裂试验结果的影响，通过试验研究提出常规冻融劈裂试验空隙率应控制在7％～8％或采用马歇尔标准击实25次，饱水率应控制在60％～75％。     

埃塞俄比亚沥青路面AC13密级配沥青混凝土孔隙率性能影响研究

基于室内试验,以AC-13C沥青混凝土为例,通过研究沥青混合料不同空隙率的浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂抗拉强度比、静态模量、动态模量、动稳定度、渗水系数、饱和吸水率、劈裂强度、低温弯拉应变等性能技术指标,分析了沥青混合料水稳定性、抗老化性、高温稳定性、抗渗性能、力学设计参数、低温抗裂性在不同空隙率状态下的变化规律,探讨了沥青混合料的空隙率合理控制界限,不仅为后续工程设计出具有良好路用性能的沥青混合料奠定了理论基础,而且为确定沥青路面施工现场压实质量控制标准提供了指导和参考依据。     

温拌橡胶沥青混合料浸水劈裂性能研究

为了检验浸水时间、温度以及空隙率对温拌橡胶沥青混合料水稳定性的影响,对温拌橡胶沥青混合料WMRAC-13进行了不同浸水时间、浸水温度与空隙率下的劈裂强度试验。试验结果显示,基于马歇尔试验方法的温拌橡胶沥青混合料设计结果满足冻融劈裂技术要求;60℃和4℃下的浸水劈裂强度均随浸水时间的增加而衰减,但60℃的浸水劈裂强度比4℃衰减更快;60℃和4℃下的浸水劈裂强度随浸水时间增加而衰减,拟合曲线分别采用二阶多项式和幂函数拟合的相关性最好,其衰减曲线的拐点分别在浸水3d和浸水20d;与此同时,浸水劈裂强度均随空隙率的增大而衰减,拟合曲线采用二阶多项式具有较好的相关性,其衰减曲线拐点分别为7%和7.5%。     

沥青混合料的渗透性试验研究

为探讨高速公路路面结构中沥青混合料的渗透性能,采用变水头柔性侧壁渗透仪分别测定了不同空隙率水平下SMA-13,AC-16,AC-20三种沥青混合料的渗透系数,同时结合相关研究成果,将空隙率影响沥青混合料渗透系数的变化关系进行对比分析,结果表明:①三种级配类型沥青混合料的渗透系数均随空隙率的增大而增大,渗透系数的拐点位置在空隙率8%~9%之间;②空隙率8%时,连续级配AC-16和AC-20的渗水系数低于间断级配SMA-13;空隙率8%时,SMA-13的渗透系数则小于AC-20;③相同空隙率的条件下,AC-16的渗透系数明显小于AC-20。     

排水沥青混合料堵塞模拟试验与渗水性能研究

为了研究排水沥青混合料堵塞过程中连通空隙率与渗水系数的变化规律,进行了室内模拟堵塞与渗水性能试验。研究结果表明,在内部空隙堵塞阶段,渗水系数与连通空隙率具有很好的线性关系,而在表面饼状堵塞阶段,渗水系数与连通空隙率没有明显相关性,且混合料渗水系数衰减速度较连通空隙率下降速度更快;随着堵塞物的增加,排水沥青混合料渗水系数残留率的衰减速度越来越快,抗堵塞能力越来越差。     

路面横坡度与大空隙沥青混合料渗水性能的关系分析

通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验以及改进的渗水试验,来评价同一种级配不同沥青的大空隙沥青混合料的水稳定性、高温稳定性和渗水性能等,模拟在不同路面横坡度下大空隙沥青混合料的横向及竖向渗水系数与横坡度之间的关系,回归了路面横坡度与渗水系数之间的线性关系。     

小粒径沥青混合料路用性能试验研究

采用CAVF法设计小粒径沥青混合料,采用3种沥青分别成型沥青混合料.基于室内车辙试验、冻融劈裂试验、摩擦系数试验、构造深度试验、渗水系数试验评价3种小粒径沥青混合料的高温稳定性能、水稳定性能、抗滑性能和透水性能.试验结果表明:小粒径沥青混合料高温稳定性能受沥青性能影响较大,为保证混合料动稳定度大于3000次/mm,建议采用PG高温分级温度大于82℃和软化点大于85℃的高黏沥青;小粒径沥青混合料冻融劈裂强度较低,采用不同沥青制备的混合料冻融劈裂强度比TSR相差较大;混合料具有较好的抗滑性能和透水性能.     

OGFC沥青混合料水稳定性能试验研究

为了研究多空隙沥青混合料的水稳定性能及其影响因素,采用2种沥青,通过标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,分别分析OGFC—13及OGFC—16的水稳定性能。结果表明：良好的沥青品种能够明显提高OGFC沥青混合料的水稳定性能;随着沥青混合料空隙率的增大,OGFC的水稳定性降低,控制良好的空隙率能够保证OGFC沥青混合料的水稳定性。     

多孔隙沥青混合料渗水性能试验研究

通过采用体积法测定马歇尔试件空隙率及连通空隙率,采用渗水装置测试不同类型沥青混合料渗水系数,并对试验路段跟踪观测,得到了渗水系数与多种影响因素的关系。结果表明:空隙率特别是连通空隙率、沥青混合料的集料种类、级配类型、沥青掺加量、路面构造深度及路面厚度对沥青混合料渗水性能有较大影响;级配越粗、连通空隙率越大、路面构造深度越大、面层厚度较小的沥青混合料渗水能力越好。研究发现连通空隙率与渗水系数的相关性良好。     

垂直振动成型方法在大粒径沥青混合料中的应用研究

为解决大粒径沥青混合料不易压实、空隙率过大等问题,优化其路用性能,采用垂直振动成型方法(VVTM)和常规马歇尔方法(MS)进行大粒径沥青混合料体积参数试验、单轴抗压强度试验、劈裂试验、高温抗剪试验及水稳定性试验,通过改变振动时间、油石比及试验温度等分析大粒径沥青混合料的各项性能。结果显示,VVTM方法能显著提高大粒径沥青混合料的密度、稳定度等,降低其空隙率和矿料间隙率;采用VVTM方法有助于改善大粒径沥青混合料的路用性能,提高其抗压强度、劈裂强度、单轴贯入强度及冻融劈裂强度比,且能降低最佳油石比0.2%～0.3%;对抗压强度的改善幅度随温度的增加呈下降趋势,劈裂强度对中温区域(0～20℃)的依赖性略高于低温环境(-20～0℃);在大粒径沥青混合料配合比设计中推荐采用VVTM100方法。     

冻融腐蚀作用下沥青混合料耐久性影响因素的灰熵分析

针对国内外对冻融腐蚀作用下沥青混合料耐久性能鲜有研究的现状,采用真空饱水冻融劈裂试验,以冻融腐蚀因子评价经不同浓度(2.5％、5％和10％)Na2SO4溶液加速劣化后的沥青混合料性能变化规律;运用灰熵法分析了影响冻融腐蚀作用下沥青混合料耐久性影响因素——冻融次数、Na2SO4溶液浓度、集料级配、沥青用量和空隙率的显著性.研究结果表明:硫酸盐腐蚀加剧了冻融循环对沥青混合料的破坏作用;集料级配、沥青用量和空隙率对沥青混合料耐久性有较显著影响,可为盐类富集地区沥青混合料的设计和施工提供有益参考.     

沥青混合料空隙率拓扑优化研究

空隙率是沥青混合料的主要体积参数之一,直接影响到沥青路面的强度特性和路用性能。本文应用拓扑优化方法,主要研究了沥青混合料空隙率变化时其变形能的变化规律。首先模拟静力荷载作用下试件变形,得到5种不同空隙率试件的应变能与空隙率的变化情况,并基于应变能指标与强度的关系,研究了空隙率与强度的关系。研究结果表明,试件强度随着空隙率的增大而不断下降,空隙率由5%增加到30%时,应变能则由0.15627增大到0.20566,增长31.61%。本文模拟结果与大量试验结果统计分析吻合,证明了拓扑优化方法用于模拟分析沥青混合料性能具有可行性。     

基于大温度区间SBS改性沥青混合料路用性能研究

为研究大温度区间条件下SBS改性沥青混合料的高低温性能,采用埃索70#基质沥青、SBS改性沥青、大温度区间SBS改性沥青进行ATB-25、AC-16、sup-13等3种类型混合料配合比设计,室内成型试件并进行车辙动稳定度、马歇尔稳定度、真空饱水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂等试验,对比研究大温度区间条件下SBS改性沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性能。研究表明:同类型沥青混合料配合比条件下,相比埃索70#基质沥青与SBS改性沥青,大温度区间SBS改性沥青混合料试件的马歇尔稳定度、车辙稳定度、真空饱水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度及非冻融劈裂强度均有较大提高。     

超薄磨耗层小粒径沥青混合料性能研究

为探究小粒径、大孔隙沥青混合料应用于超薄磨耗层的可行性,采用公称最大粒径4. 75mm的集料设计制备了一种空隙率大于20%的透水沥青混合料。利用车辙、低温弯曲小梁、冻融劈裂、摆式摩擦、手工铺砂法、以及渗水试验对小粒径大孔隙透水沥青混合料的高温、低温、水稳定性、摩擦以及透水等路用性能与表面特性进行了评价,试验结果显示:混合料的60℃动稳定度为8201次/mm,-10℃极限弯曲应变为2896με,冻融劈裂残留强度比为84. 62%,BPN摆值为69,构造深度为0. 71mm,渗水系数为6857mL/min。研究表明小粒径大孔隙沥青混合料具有良好的路用性能,高温稳定性、抗滑性能、排水性能显著,与OGFC-13的路用性能对比分析后,小粒径沥青混合料可以考虑作为超薄磨耗层使用。     

两种温拌剂对沥青混合料性能的影响研究

为克服热拌沥青混合料路面施工时存在污染严重、能耗浪费的问题,提出将降粘型EC-120和发泡型ASMIN两种温拌剂掺入沥青中制备温拌沥青及沥青混合料,分别测定了沥青的粘温曲线和混合料的空隙率,开展了车辙试验和冻融劈裂试验。结果表明:1)降粘型温拌剂EC-120能明显降低基质沥青的表观粘度,发泡型温拌剂ASMIN降粘效果不明显;通过拟合粘温曲线,得到了基质沥青与掺温拌剂沥青的压实温度与碾压温度。2) 2种温拌剂沥青混合料的空隙率、稳定度和流值均满足规范要求,且空隙率相同时,EC-120、ASMIN的压实温度较普通基质沥青混合料分别降低了15℃和10℃。3) EC-120能增加沥青混合料的动稳定度,改善其高温稳定性,但会小幅度降低混合料的冻融劈裂残留强度比,导致其水稳定性略有减弱;而ASMIN能小幅度提高混合料的动稳定度和冻融劈裂残留强度比,进而增强其高温性能和水稳定性能。