沥青表面处治设计方法研究

本文主要介绍了国外Mcleod设计法、ModifiedKearby设计法、南非设计法三种沥青表面处治设计方法,对比分析了3种设计法的设计参数、影响因素、设计出的沥青用量、集料用量以及沥青表面处治的技术性能。通过分析发现,南非设计法不仅考虑了交通量、集料特性、道路坡度、气候等因素,而且设计出的沥青用量最为恰当,是考虑因素最全面、设计的表面处治技术性能最优的沥青表面处治设计方法。     

集料表面状态对沥青混合料界面结合性能及抗水损害性能的影响

采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验和线性振幅扫描(LAS)试验分析细粒土掺量对沥青胶浆高温性能和应力应变响应的影响，利用黏附性试验(水煮法)和接触角试验分析研究水分、细粒土掺量对沥青集料界面结合性能的影响。同时，研究细粒土掺量变化和集料温度变化对沥青混合料性能影响。结果表明：当细粒土掺量超过1%时，沥青高温抗变形能力逐渐增加，沥青混合料抗水损害能力逐渐降低。集料表面的水分比沥青有更高的润湿性，能严重阻碍沥青与集料的黏附与黏结，降低沥青混合料的抗剥落性能。随着集料温度升高，沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比先增大后减小，并在180℃时达到最大。     

粗集料形态对宽温度域下沥青混合料高低温性能影响

为了掌握粗集料形态对宽温度域条件下沥青混合料高低温性能影响,基于集料图像测量系统(AIMS),对5种粗集料棱角性、三维形状和表面纹理进行量化分析,进而制备SMA-13试件进行不同温度范围高温车辙试验和低温弯曲蠕变试验,分析集料棱角性指数、球度和表面纹理指数与高低温性能指标的相关性。结果表明:选用棱角性好、粒形饱满和表面纹理深度大的粗集料有利于改善沥青混合料高低温性能;随着试验温度增加,粗集料棱角性指数和球度对沥青混合料高温性能的影响程度逐渐增大,纹理指数对其影响程度则逐渐减小,且高温性能对棱角性指数和球度变化的敏感性增强;随着试验温度降低,粗集料棱角性指数、球度和纹理指数对沥青混合料低温性能的影响程度及低温性能对前述三指标变化的敏感性均逐渐降低。     

石灰水处治集料对沥青混合料水稳性影响试验分析

石灰水处治集料可以显著提高沥青混合料的抗剥落性能。该文通过对不同浓度石灰水处治的集料进行粘附性试验发现,浓度为20%的石灰水处治的集料与沥青的粘附性最好;同时,对浓度为20%石灰水处治的集料拌和得到的沥青混合料与添加消石灰得到的沥青混合料分别进行冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验得出,用浓度为20%的石灰水悬浊液处治集料对提高沥青混合料的抗剥落性能效果最佳。     

粗集料性能对沥青混合料高温性能的影响

为明确沥青混合料中粗集料的表面特性及几何形状对高温性能的影响机理,进而为集料选择及性能评定提供参考,结合当前沥青混合料高温性能的研究状况,通过大量室内试验,分析了粗集料表面纹理、棱角性、扁平颗粒含量对沥青混合料高温性能的影响.研究结果表明:粗集料表面纹理与内摩擦角、动稳定度呈线性关系,表面纹理越大,动稳定度越高;平均棱角性系数大于14.5%时,沥青混合料动稳定度提高幅度明显;粗集料扁平颗粒含量越高,其混合料的高温稳定性越差,同时不同级配条件下,扁平颗粒含量对混合料高温性能影响程度不同,骨架型级配最为敏感.     

基于虚拟单轴贯入试验研究集料对沥青混合料抗剪性能的影响

基于X-ray CT技术对集料进行二维断层扫描,并将扫描图像二值化后使用MATLAB将集料轮廓点导入PFC3D中生成集料几何模型。在PFC3D中分别建立粗集料相、砂浆相和空隙相构建沥青混合料虚拟试件,随后根据接触对象分别设置相应的接触模型和微观参数,进行虚拟单轴贯入试验,探究集料对沥青混合料抗剪性能的影响。结果表明:通过离散元法构建沥青混合料的模型并进行虚拟单轴贯入试验来探究其抗剪性能是可行的;增大集料最大公称直径有利于提升沥青混合料的抗剪性能;在集料最大公称直径相同的情况下,骨架密实结构的沥青混合料的抗剪性能优于密实悬浮结构,而骨架空隙结构的沥青混合料的抗剪性能则表现最差;沥青混合料试件横向内部集料的少量增加可以提升沥青混合料的抗剪性能,但内部集料增加过多则会减弱沥青混合料的抗剪性能,而横向外部集料的增加将会导致沥青混合料抗剪性能的下降,但综合来说集料横向分布均匀时沥青混合料实际的抗剪性能表现更加优秀;当集料纵向分布采用不同的结构时,沥青混合料的抗剪强度受上层结构层的影响较大;针片状集料的含量增加以及针片状集料的长细比的增大均会导致沥青混合料的抗剪性能的下降;增大集料的摩擦系数、增加棱角型集料含量均有助于提升沥青混合料的抗剪性能。     

旧沥青混凝土路面表面处治技术

提出在旧沥青混凝土路面铺设两油一布铺撒碎石矿料进行综合表面处治的方法,以提高旧沥青混凝土路面的防滑、防水、耐磨等性能。室内对综合表面处治所用原材料进行研究,提出了质量控制指标,并根据其结构特点确定出单位面积的沥青最佳用量和矿料最佳用量。利用沥青混凝土路面结构层抗剪试验机对成型路面处治进行抗摩擦性能的测试。通过试验路进一步提出了旧沥青混凝土路面表面处治的施工工艺及质量控制参数。     

沥青面层用粗集料针片状颗粒和含泥量技术指标研究

根据高速公路表面层沥青混合料用粗集料质量技术要求,针对石灰岩粗集料的针片状含量对集料压碎值、骨架的影响和对沥青混凝土的高温稳定性、水稳定性的影响进行了试验研究,并分析了集料含泥量对沥青混凝土的水稳定性、高温稳定性的影响：研究结果表明,针片状含量对于集料性能影响显著,舍泥量对于沥青混凝土的各项路用性能都有明显影响：对高速公路沥青面层用粗集料,针片状颗粒含量按10％控制,含泥量技术指标建议采用0．5％控制     

集料颗粒形态特征对沥青混合料高温性能的影响

采用数字图像处理技术及流动时间法分别对粗集料和细集料的棱角性、圆度和纹理等形态特征进行试验定量描述,并采用车辙试验来评价集料特性对沥青混合料高温性能的影响。试验结果显示:随着集料棱角性及圆度的增大及集料纹理的复杂程度增加,沥青混合料的高温稳定性提高;随着细集料中河砂含量的增加,混合料高温稳定性降低,因此建议沥青混合料中河砂含量不宜超过集料总量的20%。     

针片状含量与沥青混合料性能的关系分析

针对重庆地区高速公路集料状况，通过对集料添加不同比例针片状颗粒，研究针片状含量对AC-20C沥青混合料性能的影响。研究表明，重庆地区沥青路面集料针片状含量波动范围较大，多数针片状含量为5％～15Yoo；随着针片状含量的增加，最佳油石比和空隙率增大，马歇尔稳定度、动稳定度、冻融劈裂抗拉强度比和残留稳定度均降低，降低了沥青混合料的高温稳定性和水稳定性，对沥青混合料产生不利影响，建议沥青路面粗集料针片状颗粒含量不宜超过15％。     

略谈集料品质对沥青混合料目标配合比设计的影响

该文首先阐述了矿料品种、粗集料压碎值和细集料粉尘含量及集料体积指标对目标配合比设计的影响。在目标配合比设计中,选择合适的原材料是很关键的第一步。只有原材料能够满足设计的需要,才能够得到合理的设计结果,也可以避免因材料问题在设计过程中整个推倒重来,从而延误工程进度。集料作为构成沥青混合料的主体部分,是配合比设计原材料的一个重要组成部分。接着,针对集料的几个常见技术指标,结合目标配合比设计实例,讨论了在实际应用中所遇到的问题。     

高温条件下沥青与集料黏附性能研究

为了实现从细观角度对黏附性的定量评价,基于沥青在集料表面的铺展过程中接触角的变化规律,提出能够定量表征沥青与集料黏附性能的评价指标。基于润湿理论,借助躺滴法,采集不同温度条件下接触角的图像信息。从接触角的拟合方程中提取技术参数,进而实现对黏附性能的定量分析。研究结果表明:在高温条件下,沥青在集料表面铺展时的接触角随时间的变化呈y=Axa的幂函数曲线关系,幂函数常数项A表征沥青初始接触角的大小,接触角的初始状态与沥青在该温度下的黏度状态相关,常数项A与沥青的黏度取对数后满足线性关系;幂函数指数项a表征沥青在集料表面扩散速率的大小,反映了沥青对集料的润湿、黏附性能;试验研究的3种标号基质沥青在辉绿岩表面扩散速率具有较高的温度敏感性,且沥青对辉绿岩的润湿、黏附性能要好于石灰岩。     

粗集料洁净度对沥青路面使用性能影响研究

粗集料水洗0.075mm颗粒含量对热拌沥青混合料使用性能具有很不利的影响,它受石料性质和生产加工的除尘能力影响。研究表明,粘附在粗集料表面上的0.075mm颗粒易导致粗集料表面沥青膜剥落,降低沥青混合料的水稳定性,出现沥青路面典型的松散、坑槽等水损坏,结合沥青混合料技术要求,提出沥青路面粗集料洁净度指标控制标准。     

基于表面能的沥青黏附机理与评价

湿热环境作用下沥青-集料界面的黏附性破坏,是路面结构损害的重要成因;而沥青和集料的表面能与界面黏附性能密切相关。用载玻片替代集料进行试验,根据表面能理论,利用接触角测量仪测定两种沥青和两种集料的接触角,通过接触角计算出各个集料的表面能,最后算出沥青-集料的黏附功,用黏附功来表征沥青-集料的黏附性;接着模拟湿热环境对沥青-集料的影响,用偏光显微镜对剥落部分进行拍照,用Image-Pro Plus(IPP)软件计算得出剥落率来评价沥青-集料的黏附性。结果表明:表面能理论分析和用IPP软件计算出来的结论一致,更能说明表面能理论中的黏附功可以用来评价沥青-集料界面黏附性能。     

长期高温多雨环境下沥青与集料黏附性衰减规律研究

选用2种沥青及3种集料，对单个集料进行不同时长的改进水煮法试验，对松散沥青混合料进行不同时长的改进ASTM D3625水煮法试验。通过扫描电镜试验、能谱分析试验分析集料表面构造和化学成分；通过高温接触角试验，获取拌和温度下集料与沥青的接触特性。结合质量法和图像法，分析沥青-集料的剥落率，探究在长时间高温水煮条件下的沥青-集料黏附性的衰减规律。结果表明：石灰岩与沥青的黏附性最好，砂岩最差；采用SBS改性沥青可有效增加与集料的黏附性，降低沥青-集料黏附性的衰减；水煮时间增长，使用Si元素含量越高、接触角越大的集料，沥青-集料黏附性越差；仅通过水煮样品3分钟来评价样品的黏附性不准确，延长水煮时间并结合质量分析方法可更真实地表征黏附性变化；对长期高温多雨地区，推荐使用石灰岩和SBS改性沥青来提高沥青混合料的抗水损害能力。     

磁铁矿沥青混合料路用性能及微波除冰特性

天然磁铁矿是一种性能优异的吸波材料,具有优良的微波发热能力,可用于沥青路面除冰。为了快速有效地清除路面冰雪,探索微波除冰技术,提高冬季道路运营安全性,以磁铁矿集料为吸波材料,设计了4种不同磁铁矿含量的沥青混合料,研究了磁铁矿集料对沥青混合料表面温度和除冰效率的影响。试验首先制备了以磁铁矿集料为微波吸收剂的沥青混合料,并检测了混合料的路用性能,微波加热效率和微波除冰时间。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行了微观分析。结果表明:含磁铁矿集料沥青混合料的高温性能优于仅含石灰岩集料的沥青混合料,但其耐水性和耐温性略有降低;沥青混合料的冻融劈裂强度比随磁铁矿含量增加而增大;沥青混合料的发热效率明显受微波辐射时间和磁铁矿含量影响;微波辐射时间越长,磁铁矿含量越高,沥青混合料的微波发热效率越高;较低的环境温度不利于热量的聚集,会延长混合料的微波除冰时间。综上,磁铁矿可以作为集料和吸波材料用于沥青混合料中,以达到微波除冰的作用。     

SMA-13施工过程中集料质量变异性研究

利用沥青路面原材料质量指标检测数据,通过单粒级集料加工级配变异性,并用灰色理论分析单粒级级配变异性对合成级配的影响,从而研究原材料质量的变异性及其对沥青混合料路用性能的影响。研究结果表明,可以通过集料加工场地、集料破碎工艺、破碎机产量均衡性、集料加工筛孔配置、除尘设备选用、碎石设备调试等方面加以改进,以减小集料加工变异性、保证沥青混合料的质量稳定性。     

集料粉尘对环氧沥青混合料强度及疲劳性能影响研究

为评价集料所含粉尘对环氧沥青混合料强度及疲劳性能的影响,选取辉绿岩、玄武岩、花岗岩3种集料所含粉尘,与两种矿粉对比,测试矿粉和粉尘的粒度及微观形貌;试验评价不同填料对环氧沥青胶浆拉伸强度的影响,以及填料对环氧沥青混合料强度及疲劳性能的影响;并利用SEM观察刻蚀前后环氧沥青胶浆断面的微观形貌,分析其影响机理。不同填料试验结果表明,3种粉尘粒径较小、颗粒形状不规则;填料岩性对环氧沥青胶浆拉伸强度影响不显著;粉料胶浆比矿粉胶浆拉伸强度平均提高20%;较细粉料比矿粉填料的环氧沥青混合料马歇尔稳定度平均提高约70%;更小粒径的粉料能增强环氧沥青胶浆拉伸强度,并显著提高环氧沥青混合料强度和疲劳性能。     

针片状含量对混合料性能影响及基于破碎特性的针片状含量控制

为研究集料针片状含量对沥青混合料路用性能的影响,以及分析母岩特性对集料加工过程中的针片状含量的影响,该文首先在不同针片状含量下测定了沥青混合料的路用性能指标,继而建立了石料母岩的破碎模型,对母岩体积、破碎率等特性对集料针片状含量的影响情况进行了分析。结果表明:随着针片状含量的增加,沥青混合料的各项路用性能均降低,且当针片状含量为10%～20%时,路用性能下降最为迅速;通过采用接近正六面体或球形的母岩、提高母岩磨碎率或采用体积较小的母岩可降低所生产集料的针片状含量。     

细集料沥青混合料的微观形貌及界面黏附性能

为深入分析细集料沥青混合料的微观形貌及界面黏附性能,预防沥青路面水损害,综合利用扫描电镜及超景深显微镜分析集料表面、砂浆及细集料沥青混合料的微观形貌和界面失效形式;借助流变仪测试砂浆内部沥青-集料界面的相互作用力;利用改进的水煮法半定量评价混合料的吸附性能和剥落性能。低温时,提高测试温度,砂浆复数模量增大,沥青-集料相互作用不断降低;高温时,3种砂浆的复数模量结果相近。结果表明:细集料沥青混合料对温度和环境敏感性较强;钢渣沥青混合料的界面黏附性要比玄武岩和安山岩沥青混合料的界面黏附性好。