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。     

空隙特征对排水路面残留饱水度的影响

排水路面雨后残留水分是降低路面耐久性重要因素之一。为研究多孔沥青混合料浸水后残留饱水度变化规律,以5种级配多孔沥青混合料为研究对象测算不同时段残留饱水度,研究空隙特性对残留饱水度衰减速率的影响。结果表明:公称粒径较大的混合料试件,其表面空隙及单个空隙直径较大;公称粒径与空隙率相同的混合料,提高级配粗度能够明显提升试件内部空隙连通性与直径;试件初始残留饱水度与混合料空隙连通性和空隙直径相关,随着试件公称粒径与单个空隙直径的增大初始残留饱水度下降;残留饱水度小于或接近30%时,其日间衰退速率保持稳定约为0.9%/h,静置48h后各级配混合料残留饱水度均趋于25%。     

大空隙降噪沥青混合料的路用性能研究

通过对比分析不同空隙率的降噪沥青混合料的力学性能,并对其降噪效果进行了测试,表明空隙率的增加将降低沥青混合料的路用性能,但空隙从20%增加到23%时噪音的降低并不明显。而与低空隙的SMA路面(4%左右空隙)相比,大空隙排水降噪路面可以有效地降低车辆行驶噪音,最大可降低6.4d B(A),对环境的影响较为敏感。     

基于CT扫描与图像处理技术的沥青混合料空隙特征分析

为了探究沥青混合料空隙特征,以不同级配类型与成型方式的沥青混合料为研究对象,采用CT无损扫描技术获取大量断面图像,应用Matlab软件对断面图像的空隙部分进行识别与分析,得到了空隙在试件内部的分布规律以及空隙分形维数的变化规律。采用压力机模拟沥青混合料马歇尔稳定度的试验过程,并在不同阶段扫描试件,获得其断面图像,确定了试验过程中混合料内部空隙的变化过程。结果表明:马歇尔试件的空隙率与空隙分形维数呈现出外部大、中间小的分布规律,而旋转压实试件的空隙率与分形维数分布较为均匀;在马歇尔稳定度的试验过程中,空隙面积与数量减少,试件先被压密,后随着荷载增大,空隙面积与数量增加,空隙逐渐变宽,直至试件破坏。     

不同空隙结构沥青混合料生态效能的研究

多孔沥青混合料具有改善生态、热环境、光环境、防洪、吸声降噪和提高行车安全等优势,但不同空隙结构沥青混合料对径流污染控制和温度的调节功能还不明确.因此,重点研究不同空隙结构沥青混合料的热物参数,并通过室内模拟太阳辐射试验系统,研究不同空隙结构沥青路面内部温度变化规律,得出增大沥青混合料的空隙率,能够降低其导热系数,从而降低沥青路面内部的温度;同时在明确径流污染主要评价指标的基础上,研究了不同空隙结构沥青混合料控制径流污染的效果,进而明确了不同空隙结构沥青混合料的热阻和控制径流污染效能.最后,从透水、承载、耐久和生态效能综合考虑,建议多孔沥青混合料的有效空隙率应为15％～20％,为今后设计出生态环保型透水路面提供依据.     

小粒径大空隙排水沥青混合料性能试验

为实现超薄排水沥青路面的设计与应用,采用渗透性试验、摆式摩擦系数试验、动态摩擦系数试验、声波吸收系数试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验,对最大公称粒径4.75 mm和13.2 mm的2种开级配型式与2种不同沥青混合料类型组合而成的4种大空隙排水沥青混合料的综合性能进行试验评价。试验结果显示,最大公称粒径4.75 mm级配形式的开级配沥青混合料的透水性能、摩擦性能及抗松散能力比最大公称粒径13 mm级配的沥青混合料略优,具有很好的排水降噪功能。环氧沥青混合料的使用,有利于提高小粒径大空隙排水沥青混合料的整体路用性能。     

沥青混合料三维空隙形态特征评价方法及分析

为了给沥青混合料细观特征研究提供空隙特性评价方法，实现空隙三维形态特征的描述，基于X-ray CT技术提取了沥青混合料空隙的三维结构，以空隙断面形心作为骨架节点，构建了三维空隙骨架模型；以骨架走向和断面形状为主要评价对象，建立了空隙形态特征的评价方法，提出了垂面内方向角、相邻垂面夹角、断面圆度以及断面丰度作为空隙形态的评价指标；以实验室成型的沥青混合料试件为研究对象，指明了空隙尺度、成型条件以及混合料级配（包括AC，SMA以及OGFC级配）对空隙空间形态的影响规律。结果表明：空隙形态特征评价方法可以反映空隙的三维形貌；空隙体积小于5 mm³的微细空隙接近于椭球形，大于5 mm³的结构空隙不规则程度较大；沥青混合料的成型方式与压实程度对空隙的形态特征无显著影响，其特征值分布曲线的均方根偏差均低于1.2%；OGFC级配下微细空隙相较其他2种级配更加圆润，丰度为0.9~1.1处的分布频率比其他2种级配高出19.2%，圆度在大于5区间的分布频率高出14.9%；结构空隙中，AC级配的垂面内方向角分布曲线在80°~90°区间内高出OGFC级配5.3%；AC级配的空隙骨架最为迂曲，不规则性最强，而OGFC级配的空隙骨架比较顺直。     

基于改进测试方法的透水沥青混合料空隙阻塞试验研究

为研究透水沥青混凝土路面服役过程的空隙阻塞行为,针对透水沥青混合料车辙试件的优点和特性,自制常水头竖向渗透系数测定装置测定透水沥青混合料在径流雨水作用下的渗透系数,绘制归一化时程曲线分析其空隙阻塞效应。结果表明,透水沥青混合料的空隙阻塞过程由"快速阻塞"、"阻塞部分恢复"和"渐进阻塞"三阶段组成,空隙衰减曲线对透水沥青路面空隙阻塞程度的预估、路面清洗时间节点的确定具有一定的指导意义。     

大空隙沥青混合料的耐久性研究

通过设计3种不同级配的大空隙沥青混合料,对其进行不同程度的老化处理,然后再进行肯塔堡飞散试验、浸水肯塔堡飞散试验和冻融循环劈裂试验,采用飞散损失、浸水飞散损失和冻融劈裂强度比等指标表征大空隙沥青混合料的耐久性,研究级配、浸水和老化对大空隙沥青混合料的耐久性的影响.结果表明:级配、水和老化都会对大空隙沥青混合料的耐久性产生影响,增大9.5 mm的通过率可提高大空隙沥青混合料的耐久性,老化和浸水却会降低其耐久性.     

透水式磨耗层混合料的优化设计及其在国省道公路上的应用

透水或排水式沥青路面磨耗层(PFC)由于其诸多优势具有广泛应用的趋势。然而,空隙率与耐久性的矛盾不仅限制了PFC的应用,而且大幅度提高了其造价。分析了PFC设计过程中存在的问题,提出了更加合理的PFC混合料毛体积相对密度检测方法;根据室内外试件的空隙分布,分析了PFC混合料试件竖向和横向的渗透性,提出透水和排水路面设计以及混合料空隙率的取值原则;使用普通SBS改性沥青和普通石灰岩集料,尝试在国省道二级公路上修筑了PFC试验路,技术和经济效果良好。     

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。     

排水性沥青混合料竖向渗透系数试验方法改进研究

在国内外现有透水性材料渗透系数测试方法的基础上,选择常水头的马歇尔试件方法进行了排水性沥青混合料的渗透系数试验测定,分析其不足之处,提出大马歇尔试件两端空腔蓄水的改进方法,并用改进方法对排水性沥青混合料进行了竖向渗透系数测定.试验测定发现,其结果约为改进前方法的3倍左右,与横向渗透系数基本一致.这与其他研究所认为的两者相一致的结论相符,从而证明了国内原有测试方法的不足,并矫正了竖向渗透系数的测定方法,为排水性沥青混合料的设计及排水路面应用提供了基础.     

半柔性路面大空隙基体沥青混合料设计与性能研究

基于矿料主骨料空隙体积填充法(CAVF)设计了3种不同空隙率的半柔性路面大空隙基体沥青混合料,采用马歇尔试验、透水试验与空隙率测定等试验评价其性能。结果表明,采用CAVF法设计的3种不同空隙率的基体沥青混合料,设计空隙率与实测空隙率较为接近,且具有适当的强度,较好的排水性能,砂浆的可灌入性强。     

空隙特征对沥青混合料低温抗裂性能的影响

沥青混合料是复合材料,其空隙大小及位置分布,闭合空隙和相通空隙等对其结构及性质有很大影响.通过对沥青混合料典型结构空隙特征在不同温度、不同沥青品种条件下的低温静态力学特性、静态劲度模量、动态劲度模量的研究表明:沥青混合料的级配类型不同,其混合集料的空隙率不同;沥青混合料低温性能差异明显.     

排水性沥青路面排水性能评定方法研究

排水性沥青路面的排水性能是此种结构最重要的性能,本文建立了排水性路面排水表层的渗流模型,从理论上分析研究了排水性路面排水面层的排水机理及排水性能的评价指标,给出了各主要参数的确定方法;介绍了自行开发的试验仪器,并通过室内试验对排水性沥青混合料竖向和横向渗透系数的测定方法进行研究,给出了计算公式;设计试验方法,对排水性沥青混合料进行室内的模拟降雨试验,研究路面两端断面的边界条件,找出了断面上的潜水层厚度与路面坡度及降雨强度之间的关系。     

矿料级配对多孔沥青混合料空隙分布特性的影响

通过将X射线CT技术、数字图像处理技术与分形理论相结合,分析了矿料级配对多孔沥青混合料空隙率、空隙直径、空隙数量、空隙分维数等参数的影响规律。结果表明:随着空隙率的逐渐减小,空隙等效直径范围从空隙率为18.8%时的3.9～4.8mm减少到空隙率为4%时的1.5～2.9mm,空隙等效直径平均值从4.3mm降低到2.0mm;空隙数量、空隙率与等效直径沿试件高度方向分布规律较为一致;空隙轮廓分维数随着空隙率的不断减小而逐渐增大,且空隙轮廓分维数与空隙率呈现出显著的函数关系;多孔沥青混合料与普通沥青混合料空隙率的分界值约为14%;多孔沥青混合料空隙数量并不多,而是空隙等效直径较大。     

大空隙沥青混合料空隙率测量方法的评价与分析

对设计空隙率15％～25％的大空隙沥青混合料试件,用体积法和真空密封法分别测量和计算了试件的连续空隙率和总空隙率.最后测量了各试件的渗透系数.利用数据统计软件SPSS建立了两种方法测量的4种空隙率与渗水系数之间的回归模型,并将4种空隙率预测渗水系数的模型进行了实际效果的检验.得出了如下结论:1 用4个回归模型预测的渗水系数与实测渗透系数的检验结果表明,预测效果最好的是真空密封法连续空隙率,其次是真空密封法空隙率,最差的是体积法空隙率和体积法连续空隙率;2 综合测量方法的变异性和预测模型的显著性和预测模型的实用效果,对于大空隙沥青混合料试件的空隙率,建议采用真空密封法测量.     

沥青混合料设计的主骨料空隙体积填充法研究及应用

提出了根据主骨料空隙体积设计沥青混合料级配的新方法--主骨料空隙体积填充法.这一设计方法简便实用,能保证沥青混合料的嵌挤骨架结构,可用于设计任意空隙率的沥青混合料,且设计误差小,无需反复试配,具有较大的理论研究和实用价值.     

不同空隙率排水性沥青混合料宏观性能与微细观空隙结构研究

为了兼顾排水性沥青混合料排水性能与耐久性能,在JTG F40-2004推荐的OGFC-13矿料级配范围内选取5种级配,使得5种级配排水性沥青混合料空隙率为18%～24%,针对室内试验试验研究不同空隙率排水性沥青混合料力学性能、路用性能、疲劳性能,基于X-Ray CT的无损检测技术获取排水性沥青混合料内部的细微观空隙形态,采用平均空隙直径、空隙级配未评价指标,研究不同级配排水性沥青混合料的微观空隙分布特征,最后建立排水性沥青混合料细微观空隙结构与其宏观路用性能之间的关系。结果表明,9.5、4.75、2.36 mm这3种筛孔通过百分率与空隙率的相关性最好;在20%～21%空隙率时排水性沥青混合料的动稳定度达到峰值,抗弯拉强度、弯曲应变、浸水马歇残留稳定度、冻融劈裂强度比及各应力水平下的疲劳寿命随着空隙率增大而减小;排水性沥青混合料空隙体积测算的平均空隙直径为6.8～10.3 mm,表面积测算的平均空隙直径为8.8～13.4 mm,直径大于4 mm的空隙数量占总空隙数量的75%以上。建议排水性沥青混合料适宜的空隙率为20%～22%。     

基于CT数字图像处理的沥青混合料车辙试件空隙特征测定

为了研究沥青混合料标准车辙试件试验前后空隙分布特征,采用医用CT扫描设备获取了大量车辙试件图像,将图像导入Matlab图像处理软件进行图像增强处理,采用大津法(OTSU)选取全局阈值实现图像的分割。在此基础上,对比SBS改性沥青混合料和普通沥青混合料车辙试件空隙特征及其变化的差异。结果表明:采用本方法测定的空隙率均值与实验室测量的空隙率一致,并且本方法能从细观层面反映空隙分布特征。轮碾成型原始车辙试件的空隙率在轮载作用处偏小,二维平面上空隙面积在10 mm~2以下居多;车辙试验后,辙槽处空隙率大幅度下降,普通沥青混合料试件车辙深度更深,空隙数量减少更明显,空隙特征的变化主要体现在小微空隙上。