基于级配理论的连续式搅拌设备冷料分级与料仓设置

为了确定连续式搅拌设备的冷料分级与料仓数量,基于Superpave与Bailey法级配设计理论,通过分析粗集料和细集料对混合料性能的影响,确定了控制混合料质量的关键粒径尺寸为第一控制筛孔尺寸、限制区筛孔尺寸、1/2公称最大粒径及公称最大粒径;结合当前常用的各类沥青混合料粒径尺寸,得出结论:为了满足生产各类型常用沥青混合料的需要,搅拌站应设置不少于8种不同规格的集料,冷料仓数量不宜少于6个。     

基于级配理论的连续式搅拌设备冷料分级与料仓设置

为了确定连续式搅拌设备的冷料分级与料仓数量,基于Superpave与Bailey法级配设计理论,通过分析粗集料和细集料对混合料性能的影响,确定了控制混合料质量的关键粒径尺寸为第一控制筛孔尺寸、限制区筛孔尺寸、1/2公称最大粒径及公称最大粒径;结合当前常用的各类沥青混合料粒径尺寸,得出结论:为了满足生产各类型常用沥青混合料的需要,搅拌站应设置不少于8种不同规格的集料,冷料仓数量不宜少于6个。     

沥青混合料抗剪强度的影响因素分析

采用单轴贯入试验来评价沥青混合料的抗剪强度,并结合无侧限抗压强度来得到混合料的黏聚力和内摩阻角。针对不同最大粒径不同结构类型混合料、相同最大粒径不同级配、当量软化点、集料类型、沥青用量等影响沥青混合料抗剪强度的影响因素进行研究,得出当集料、沥青种类不变时,公称尺寸越大,沥青混合料的抗剪强度越大等重要结论。     

沥青砂浆力学性能的粒径效应试验研究

为了进一步理解沥青混合料细观结构,从胶浆理论出发,通过传统力学试验研究集料尺寸对沥青砂浆力学性能的影响,并根据细观模型计算结果对粒径效应影响规律和成因进行分析。结果表明:沥青砂浆的黏性较强而强度较低,在试验过程中很难出现明显的破坏现象,仅最大公称粒径为2.36 mm的砂浆试件能发生单轴压缩破坏,在1.18 mm以下粒径的砂浆试件已无明显劈裂破坏,而在直接拉伸试验中粒径小于0.6 mm的试件均未被拉断;集料尺寸对沥青砂浆的抗压和抗拉性能的影响显著,随着最大公称粒径的减小,沥青砂浆的力学性能减弱,而当粒径小于0.15 mm时沥青砂浆的强度已与沥青胶浆较为接近;从细观力学计算可知,沥青砂浆中粒径最大的那部分集料对其整体回弹模量起主要作用,且进一步验证了集料尺寸对其力学性能有显著影响。     

公称最大集料粒径对沥青混合料劈裂强度影响数值分析

为研究公称最大集料粒径对沥青混合料劈裂强度影响,基于数字图像处理技术,采用有限元法建立基于混合料二维截面的劈裂试验模型,数值模拟公称最大集料粒径对沥青混合料劈裂强度影响,并加以试验验证。研究表明:公称最大集料粒径影响沥青混合料劈裂强度,公称最大集料粒径与沥青混合料劈裂强度变异性间相关性好。公称最大集料粒径小,相应的沥青混合料劈裂强度数值变异系数则小,反之亦反。     

土石混合料压实特性室内试验研究

通过室内试验，对影响土石混合料压实效果的关键因素进行研究，得出了土石混合料最大粒径与最佳含水量的关系、粗集料含量与最佳含水量的关系、粗集料含量与CBR的关系、不同级配下土石混合料的压实性能及粗集料含量与土石混合料最大抗剪强度的关系等，为高速公路土石混填路段施工提供指导。     

水泥混凝土粗集料嵌锁密实结构试验分析

借鉴体积法思想和粒子干涉理论,以嵌锁骨架和密实填充为理念,通过粗集料的振动填充试验,分析了不同粒径集料之问的填充关系,确定了粗集料形成嵌锁密实结构的合理填充比例.研究得出,不同最大粒径的振动填充剩余空隙率均随填充比例的增大而减小,存在2～3个明显的波谷.随着混合料最大粒径的减小,剩余空隙率减小,且变化曲线的起伏变化幅度降低,更容易趋于稳定.粗集料逐级振动填充形成嵌锁密实结构的合理填充比例依次为40%、45%和35%.试验验证表明,利用合理填充比例,可以方便地计算确定嵌锁密实结构的粗集料组成比例.     

大粒径透水性沥青混合料最佳沥青用量的确定

大粒径透水性沥青混合料(LSPM)不同于传统沥青混合料,它由较大粒径的集料形成骨架和一定量细料进行填充,形成的单粒径骨架嵌挤连通空隙结构,空隙率较高,难以完全使用常规的马歇尔试验方法确定其沥青含量。笔者参考国内外排水性大粒径沥青混合料沥青用量确定方法,考虑沥青被集料吸收的比例,通过沥青膜有效厚度和集料比表面积初步确定沥青用量,提出了其计算方法,并结合设计空隙率、析漏试验与飞散试验综合确定LSPM最佳沥青用量。     

沥青混凝土试件集料特征细观力学分析

为研究集料形状、级配和空间位置对沥青混凝土材料竖向变形的影响,依据AC-20沥青混凝土级配曲线和瓦拉文公式分别确定方形和圆形集料投放数目,随机投放集料并生成数值试件,通过室内试验获取材料参数后对数值试件进行数值仿真分析。结果表明:集料级配曲线中最大集料与数值试件尺寸比小于19/300时能达到较好的仿真精度;最大粒径集料的数目和空间位置对试件变形影响最大,但缺少某些档位的断级配集料曲线的试件变形性能优于连续级配曲线,断去中间级配对试件变形的影响不大;圆形集料对断级配的敏感性高于方形集料。研究表明,细观力学方法能较好地分析沥青混凝土的材料特性;集料的空间位置对数值试件竖向变形影响较大。     

矿料粒径对拌和时间的影响与梯次拌和技术

为了研究双卧轴搅拌器在分批拌和沥青混合料的过程中粗细集料、矿粉和沥青的投料顺序对混合料质量与拌和效率的影响,通过建立搅拌模型分析集料颗粒在搅拌器作用下的滚动规律;根据滚动过程中颗粒表面发生沥青迁移的拌和机理,得出在沥青迁移量以一定速率递减的条件下,拌和均匀性与颗粒滚动圈数之间的关系表达式。用不等直径平面圆模型求得拌和过程中不同粒径颗粒之间的滚动关系,提出达到相同油膜厚度的粗集料、细集料、矿粉与沥青之间的梯次拌和工艺;研发了与实体工程中使用的搅拌器结构和搅拌原理相同的实验室用双卧轴搅拌机,并对AC-16混合料进行了试验研究。结果表明:在同一拌和过程中,颗粒大小不同时滚动次数有差异,矿粉滚动次数大于细集料,细集料滚动次数大于粗集料,导致不同粒径颗粒表面裹覆的油膜厚度发生变化;采用梯次拌和工艺可以提高沥青混合料的质量和设备生产效率,较之传统拌和工艺得到的沥青用量有所降低,并可减少约30%的拌和时间。     

自救车道填充集料类型及粒径研究

目前自救车道集料的选择没有统一标准,一些自救车道集料选择不合理存在安全隐患。通过对国内各自救车道的调研、集料物理特性分析和试验表明,砾石是最好的填充集料。根据美国标准20～40mm粒径的集料阻力系数最大,并通过贯入试验验证了这一结论。在随后的实车试验中,采用该粒径的自救车道阻力系数均达到0. 35以上,远高于0. 25的现行标准,说明该研究成果对自救车道的制动效果有明显提升。     

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。     

应用PQI即时控制沥青混凝土路面施工质量的研究

首先根据不同集料种类和不同公称最大粒径沥青混凝土结构层的PQI标定值统计结果,利用SPSS软件分析了二因素对PQI标定值影响的重要程度;其次利用PQI检测了成型沥青混凝土路面的压实度,通过检测沥青混合料松铺密度、松铺厚度及压实密度,计算了沥青混凝土面层的厚度,并与芯样检测结果进行了对比;最后阐述了通过PQI进行沥青混凝土路面施工质量即时控制的方法。结果表明:集料种类和材质是影响PQI标定值的最重要因素;采用PQI检测的成型路面密度或计算的沥青混凝土面层厚度与芯样的检测结果具有良好的相关性,检测数据较为可靠;通过检测沥青混合料的松铺密度和松铺厚度,可以实现沥青混凝土路面施工质量的即时控制。     

SMA沥青混合料与单粒径集料高温压碎值探讨

压碎值是评价集料抵抗压碎性能的指标。现行规范只对粒径（9.5~13.2 mm）集料的试验方法、步骤和评价指标有所说明,并未提及其它粒径和沥青混合料。结合我国道路实际情况,提出了SMA沥青混合料压碎值的方法、步骤和评价指标。通过对高温压碎值和常温压碎值比较,得出SMA沥青混合料和单粒径集料压碎值的相关分析,供读者参考。     

基于级配设计的沥青路面抗滑性能影响因素研究

通过测定不同级配AC-13C型沥青混合料的横向力系数,采用统计学分析法研究了不同粒径集料对沥青路面抗滑性能的综合影响;采用"逐步法"的多元线性回归分析结果表明13.2mm粒径集料对沥青路面抗滑性能的影响最大,但由于不同集料之间具有一定的相关性,多元线性回归无法准确判别其他粒径集料对沥青路面抗滑性能的影响;采用主成分分析法对不同粒径集料提取主成分以消除各粒径集料间的线性相关性,并以获取的主成分为自变量、横向力系数SFC为因变量进行一元线性回归分析,结果表明提取的主成分与横向力系数具有优良的线性关系,说明利用主成分分析法结合线性回归分析可探索不同粒径集料对沥青路面抗滑性能的综合影响。     

避险车道填充砾石阻力系数计算模型的建立

现有避险车道的路床集料类型、铺设厚度、坡度与长度等数据一般根据经验与当地环境选取,缺乏可靠性。近年来出现了不少因为避险车道长度不足导致失控车辆冲出端部的事故,造成了严重的人员和财产损失。本文通过分析可能影响避险车道填充集料阻力性能的因素,找到敏感性因素,结合理论分析与实车运行试验数据,建立了针对20~40mm粒径砾石集料的阻力计算模型。该模型可用于指导采用20~40mm粒径砾石集料的避险车道的设计,并可参照此方法建立其它集料的阻力性能计算模型。     

基于EDEM的沥青混合料搅拌均匀性分析

为了提高利用离散元EDEM软件分析混合料搅拌均匀性的准确性,采用EDEM软件模拟沥青混合料搅拌过程,分析了8mm粒径集料含量变异系数变化规律。研究结果表明:随着搅拌时间的延长,不同统计比例和不同取样质量下的8mm粒径集料含量的变异系数均有所下降,并呈负幂函数关系;统计数量越少,8mm粒径集料含量变异系数与时间之间的相关系数越高;对于不同取样质量,划分网格尺寸越小,相关系数越高。     

风化碎石粒料材料的CBR试验研究

通过对两种风化石粒料进行的CBR试验研究,分析了粒料的级配密实度、粒径小于0．075mm含量、粒径大于4.75mm的粗集粒含量和最大粒径与CBR值的关系,结果表明风化碎石粒料的CBR值与它的级配、密实度、小于0．075mm集料含量、大于4．75mm的集料含量和最大粒径有很大的相关性。     

同步碎石集料粒径与沥青混合料配伍性研究

为了评价同步碎石应力吸收层集料粒径与沥青混合料的配伍性,在采用数字图像处理技术进行碎石撒布量标定后,采用静压法和轮碾法两种方式,成型不同粒径沥青混合料、不同规格粒径同步碎石应力吸收层组合试件,通过拉拔和斜剪试验分析了同步碎石集料粒径及沥青混合料最大粒径对拉拔和斜剪破坏应力的影响,采用试件的剖面状态分析及碎石与下承层的接触分析,分析了产生同步碎石集料粒径与沥青混合料配伍性规律的机理。结果表明:沥青混合料最大粒径越大,与同步碎石应力吸收层的结合越差。确定了5～10mm碎石应力吸收层与沥青混合料的配伍性较好。     

基于颗粒离散元的沥青混合料尺寸效应及影响因素

为了探究沥青混合料的尺寸效应,以沥青玛蹄脂碎石混合料为研究对象,以单轴抗压强度为评价指标,评价了Bazant,Carpinteri和Weibull共3种尺寸效应理论的适用程度,并计算了各自对应的尺寸效应律参数;确定了各级配情况下沥青混合料的临界尺寸和临界强度,并分析了粗集料性能、最大公称粒径、加载速率3种因素对沥青混合料尺寸效应的影响。结果表明:沥青混合料存在明显的尺寸效应现象,且不同尺寸沥青混合料试样单轴压缩应力-应变曲线均具有压密阶段、弹性阶段和向塑性变形过渡直至破坏阶段的阶段性特征;沥青混合料单轴抗压强度与试样尺寸呈负相关性,且随着试样尺寸的增加,强度降低幅度逐渐减小;随着粗集料弹性模量的增大,临界强度值不断增大,临界尺寸呈下降趋势;随着最大公称粒径增大,临界尺寸和临界强度都逐渐增大;随着加载速率增大,临界强度不断增大,临界尺寸逐渐降低。Bazant和Carpinteri尺寸效应律更适用于沥青混合料尺寸效应的分析计算,而Weibull尺寸效应律计算存在较大误差。SMA用作路面结构层时,Bazant尺寸效应律计算得到的结构层厚度与最大公称粒径的比值S的范围是2.6～3.5,Carpinteri尺寸效应律计算得到的S范围是2.6～4.0。