级配对OGFC沥青混合料抗阻塞性能的影响研究

为研究级配与大孔隙OGFC沥青混合料阻塞行为之间的关系,通过设计6种不同级配,成型车辙板试件,以ISO标准砂作为阻塞材料,进行阻塞-疏通二次试验。试验结果表明：OGFC沥青混合料的级配与其渗透性、构造深度具有良好相关性;模拟阻塞空隙的实验前期,沥青混合料渗水性能迅速衰减,而试验后期,试件渗水系数衰减至稳定值,大小约为原始渗水系数的20%;疏通后渗水系数可恢复到初始渗水系数的65%。通过分析OGFC沥青混合料的15%通过率当量筛孔尺寸S15与渗水系数关系,预估OGFC沥青混合料空隙阻塞特征,为OGFC沥青混合料级配设计提供参考依据。     

基于颗粒堆积理论的沥青混合料细观结构特性研究

为研究颗粒级配对沥青混合料细观结构的影响,通过颗粒堆积理论建立颗粒级配评价指标干涉系数,采用计算机断层扫描(CT)技术对不同级配、不同压实次数和不同成型方式(马歇尔击实、旋转压实)的沥青混合料试件进行扫描并三维重构,结合数字图像处理技术,获取沥青混合料内部空隙空间分布和颗粒之间接触关系,采用分形理论计算三维空隙体积分布和空间位置分布分形维数,最后分析干涉系数与三维空隙分形维数和颗粒接触关系之间的联系。结果表明:在2种成型方式下,对于大孔和中孔,随着压实次数的增加,空隙数量呈现先增加后减少的趋势,并且大孔的平均空隙体积不断减小,中孔平均空隙体积不断增大;对于小孔和微孔,随着压实次数增加,空隙数量不断增加,平均空隙体积没有明显变化;空隙体积分布连续性随着干涉系数增加而降低,空间位置分布均匀性随干涉系数增加而增强,旋转压实成型沥青混合料空隙体积分布连续性较差,空间位置分布均匀性较好;主骨架颗粒接触点数量会随着压实次数增加而增加,开级配沥青混合料(OGFC)接触点数量最多,连续级配沥青混合料(AC)最少,沥青玛蹄脂碎石(SMA)居中,接触点数量随干涉系数增加而减小。     

高性能磨耗层OGFC材料优化设计及施工质量控制

为提高OGFC沥青路面使用寿命及路用性能,通过X-ray CT数字图像处理OGFC沥青混合料骨架,由多张二维图像信息求得OGFC沥青混合料骨架三维信息,并由此提出Vmix新的计算方式,并改进了粗集料空隙填充法,应用于设计OGFC沥青混合料,通过析漏和飞散等试验评价所设计混合料的路用性能,并将此设计方法应用于实体工程,验证了该方法的可行性。     

粉胶比与集料级配对开级配沥青混凝土性能的影响

试验研究了粉皎比和集料级配对开级配沥青混凝土（OGFC）力学性能和透水性的影响。结果表明，上限级配的力学性能随着粉胶比增大而增强，中值和下限级配的力学性能随着粉胶比增大先增强后减弱：在粉胶比保持不变的情况下，中值级配和下限级配沥青混合料形成骨架-空隙结构，上限级配的混合料形成骨架-密实结构。从兼顾力学性能和透水功能的角度出发，粉胶比1：1的中值级配和粉胶比0.8：1的下限级配的OGFC为级配与粉胶比的最佳组合。     

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。     

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.     

粉胶比与集料级配对开级配沥青混凝土性能的影响

试验研究了粉胶比和集料级配对开级配沥青混凝土(OGFC)力学性能和透水性的影响。结果表明,上限级配的力学性能随着粉胶比增大而增强,中值和下限级配的力学性能随着粉胶比增大先增强后减弱。在粉胶比保持不变的情况下,中值级配和下限级配沥青混合料形成骨架-空隙结构,上限级配的混合料形成骨架-密实结构。从兼顾力学性能和透水功能的角度出发,粉胶比1∶1的中值级配和粉胶比0.8∶1的下限级配的OGFC为级配与粉胶比的最佳组合。     

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。     

沥青混合料骨架稳态参数及模型

为明确沥青混合料粗集料的骨架特征参数与路用性能之间的相关性，基于优化的分级掺配设计方法设计3种骨架密实型沥青混合料，采用数字图像处理技术观察混合料粗集料骨架特征参数转变的全过程，结合路用性能试验建立基于骨架特征参数的动稳定度估算模型，研究骨架参数的合理范围。研究结果表明：采用简化的分级掺配设计方法可以得到3种不同骨架特征的沥青混合料；混合料的空隙率和矿料间隙率VMA随着粗集料分级掺配次数的增加而降低，稳定度和动稳定度指标则随着掺配次数的增加而增加；混合料密度和有效沥青饱和度VFA最大值出现在二级掺配混合料中，采用间断级配有利于增加混合料的密度；随着掺配次数的增加，混合料粗集料接触点数量先增多后减少，但集料长轴水平倾角呈减小趋势；成型后混合料粗集料长轴初始倾角越小，混合料的动稳定度越高；试验数据暗示了沥青混合料存在一个粗集料骨架初始接触点数与初始倾角的合理范围，使混合料在一定的压实功下能够形成稳定的骨架嵌挤结构；混合料的粗集料接触点不宜过多，级配设计时应将粗集料接触点的数量控制在一个合理范围内；建立的沥青混合料动稳定度估算模型可分辨出粗集料接触点、倾角和沥青种类对混合料动稳定度的影响，但仅适用于有显著骨架特征的混合料。     

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.     

冻融循环对沥青混合料内水气扩散的影响

水气是沥青混合料水损害的重要来源之一,沥青混合料内部的水气运动不容忽视。大部分沥青路面常年经受冻融循环作用,为探究冻融循环前后沥青混合料内水气运动的变化规律,设计以相对湿度梯度为驱动力的水气扩散试验装置,以密级配沥青混合料AC-20C和开级配沥青混合料OGFC-13为研究对象,测量冻融循环前后沥青混合料水气穿透量随时间的变化情况,并采用菲克第一定律计算水气扩散系数。试验结果表明：5 cm厚OGFC-13试件在常压、20℃、100%~60%湿度差下的水气穿透量与时间呈线性正相关,可获得其扩散系数,而相同条件下的AC-20试件内水气较难穿透,水气穿透量与时间呈不规则变化,无法计算得到扩散系数,OGFC试件水气扩散速率明显大于AC试件,说明空隙结构对混合料水气扩散影响较大,但经历1个冻融循环后2类试件相同时间段内水气穿透量均有显著提高;负压环境下（13.325 kPa）进行试验可以增大AC-20试件的水气扩散速率,使水气穿透量与时间呈线性正相关,从而测量得到冻融循环前后AC试件的扩散系数;经冻融循环作用后,相同时间内2种沥青混合料水气扩散系数均显著增长,OGFC试件连通空隙率明显增大,说明冻融循环作用使沥青混合料内部结构发生变化,水气在沥青混合料内部的运动路径增多,更易进入沥青内部及沥青与集料界面,进一步加速沥青混合料水损害进程。     

OGFC沥青混合料设计参数研究

针对OGFC沥青混合料的路用特点,对主要的参数进行试验分析,探讨、归纳出了相应的方法及指标要求,重点研究OGFC混合料的主要材料选用要求,空隙率的要求及主要影响因素,达到目标空隙率的集料级配范围,以及混合料的马歇尔试验参数.     

大型公路隧道防火沥青面层的设计

通过室内性能试验与模拟燃烧试验对水泥混凝土、AC、SMA和OGFC几种路面材料的路用性能、沥青含量和防火性能进行对比分析。研究结果表明,利用高粘度改性沥青配制的OGFC-13动稳定度达到7000次/mm以上,飞散损失仅为4.25%,构造深度在1.7mm以上,结构稳定,抗滑性能好;同时OGFC面层沥青用量少,其大空隙率结构可有效控制汽油燃烧的火势,防火性能甚至优于水泥混凝土路面。用高粘度改性沥青配制的OGFC更适于作为大型公路隧道沥青面层材料。     

沥青混合料空隙率影响因素的灰关联分析

基于几种不同沥青材料及级配类型的沥青混合料马歇尔试验数据,利用灰关联分析法分析了矿料级配、沥青原材料的性质、沥青质量分数、毛体积密度、吸水率等指标对沥青混合料空隙率的影响程度,并得出各相关因素对沥青混合料空隙率影响程度的排序结果。研究结果表明:灰关联分析法用于分析诸因素对空隙率的影响能获得较好的结果。基于灰关联理论的排序结果表明:沥青质量分数是影响空隙率最主要的因素,粒径小于0.075 mm细集料颗粒尽管在沥青混合料中所占的分量很少,但其影响程度却很高,因此,级配中应注意粒径小于0.075 mm颗粒质量分数的重要作用;吸水率值的大小既反映试件的密实程度又反映对有效沥青含量计算的准确性,也是影响空隙率的重要因素。     

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波间歇荷载,进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验.以流动数为评价指标,研究混合料性质(级配组成、沥青用量和空隙率)、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响,对永久应变与荷我作用次数的关系进行非线性回归分析,提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型.结果表明:AC16流动数最高,AC13C次之,而AC20和AC13F流动数相对较小;沥青用量增加0.5%,流动数下降20%～30%;空隙率从4%增加到7%,流动数下降50%左右,应力水平越大,温度越高,流动数越小,而降低幅度也减小;在极端高温和重载下,不同沥青混合料的流动数较小,其变化幅度不大,不足以明显区分混合料的高温性能.     

材料组成与温度对超薄沥青磨耗层性能影响研究

超薄沥青磨耗层是一种有效的高等级公路预防性养护技术。主要研究了材料组成与温度对超薄磨耗层沥青混合料性能的影响。研究结果表明,超薄磨耗层采用SMA-10沥青混合料和UTFO-10沥青混合料均具有良好的路用性能,且采用UTFO-10级配和SBS改性沥青时性能表现更优;击实温度和油石比对超薄磨耗层沥青混合料的空隙率具有较大影响,当击实温度为120℃时,沥青混合料最佳油石比需增加约0．5％才能满足设计空隙率要求。     

沥青混合料空隙率影响因素研究

通过对不同级配细粒式沥青混合料的研究，分析了集料密度和混合料空隙率的不同测试方法和计算方法对于确定沥青混合料空隙率的影响，对其间的异同及相互关系进行了探讨，提出了确定沥青混合料空隙率时应尽量避免的人为影响，同时对今后测定和计算方法的规范化进行了展望。     

旋转压实和马歇尔击实试件体积特性差异的试验研究

通过采用相同级配组成、不同材料类型以及相同材料类型、不同级配组成等4种沥青混合料,分别使用马歇尔击实成型和Superpave旋转压实成型制备混合料,测试混合料的各项体积参数。试验结果表明:采用两种不同成型方式得到的混合料,在相同的油石比条件下,矿料间隙率之间、空隙率之间以及其他体积参数之间,不具备明显的相关性。     

空隙结构对沥青混合料抗水损害性能的影响

为了研究空隙结构对沥青路面水损害的影响，设计了两种方案来制备空隙结构不同的混合料，并对不同空隙结构的混合料进行抗水损害对比分析，揭示了空隙结构对混合料抗水损害的作用及不同空隙结构的优劣。