密级配沥青混合料自愈性能的评价方法

为科学评价沥青混合料的自愈性能,开发基于高压渗水的密级配沥青混合料自愈性能的测试装置,提出评价指标,通过试验确定愈合时间、愈合温度与最小样本数等关键参数。通过测试不同愈合温度与时间、混合料类型与微胶囊掺量下的密级配沥青混合料的渗水速率比（v_e）,验证该方法的敏感性与稳定性。对比分析v_e与间歇式疲劳寿命及劈裂愈合强度比（SHSR）,论证该方法的有效性。结果表明：该方法的适宜试验参数为愈合时间12 h,愈合温度45℃,制缝温度5℃±2℃,最小样本数n=4;该方法能有效区分测试条件（愈合温度与时间）、混合料类型及最大公称粒径、微胶囊掺量对自愈性的影响,平行试验结果的变异系数在3.0%,满足敏感性及稳定性要求;v_e与间歇式疲劳寿命及SHSR在评价密级配沥青混合料自愈性方面具有一致性,且具有试验设备简单,结果稳定等优点;在一定范围内,沥青混合料裂缝自愈效果随微胶囊掺量的增加和温度的升高而提高,且自愈性能随愈合时间的延长呈非线性增长;公称最大粒径越小,自愈效果越好,悬浮密实级配AC的自愈性能优于骨架密实级配SMA。     

泡沫沥青+水泥半柔性基层混合料性能与经济性分析

为分析半柔性路面材料的性能,从材料与级配的角度研究了矿料级配组成、水泥掺量、泡沫沥青用量对混合料路用性能的影响,采用灰熵法对影响泡沫沥青+水泥稳定碎石性能的主要因素进行显著性排序,并根据工程案例对半柔性混合料的经济性进行分析。研究结果表明:1)混合料的空隙率随沥青用量的增大而减小,随水泥掺量的增加在1%水泥掺量时出现极小值; 2)材料参数对混合料劈裂强度的影响表现出无序性; 3)提出矿料干涉系数DF、填充系数DS和干涉/填充比FR对不同级配具有显著差异,可用来描述混合料的级配特征; 4)级配参数、油石比、水泥掺量对空隙率的灰熵关联度为FRWRDFCCDS,劈裂强度为CCFRWRDSDF,水稳定性为FRWRDFCCDS,FR与路用性能相关性显著,证明了采用FR评价混合料性能的可行性。半柔性基层混合料全寿命周期成本低于半刚性基层,具有较好的经济效益。     

聚丙烯腈纤维加强沥青混合料路用性能的研究

在选定级配的沥青混合料中掺加不同掺量的聚丙烯腈纤维,通过试验分析纤维掺量对沥青混合料最佳油石比、密度、孔隙率等体积指标,以及高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能指标的影响。结果表明,随着聚丙烯腈纤维掺量的增多,最佳油石比、矿料间隙率和沥青饱和度逐渐增大,而视密度和孔隙率逐渐减小;当掺量小于0.3%时,增加纤维掺量能很好地改善沥青混合料的路用性能,而当纤维掺量大于0.3%时沥青混合料的路用性能反而随纤维掺量的增多而变差。     

微胶囊自愈型沥青混合料制备及性能研究

沥青路面在车辆荷载和环境因素的共同作用下,通常出现裂缝、局部损伤等病害。为研究提高沥青路面裂缝自愈合性能的技术手段,对微胶囊选材及制备合成工艺、掺微胶囊的沥青及沥青混合料性能特征、微胶囊在混合料裂缝愈合中的作用机理等问题展开研究。通过高温车辙试验、小梁低温弯曲试验和冻融劈裂试验对掺入微胶囊的沥青混合料路用性能进行分析,综合考虑推荐微胶囊掺量为0.4%～0.6%。试验结果对微胶囊自愈型沥青混合料的使用、微胶囊技术的推广及应用具有一定指导意义。     

细粒式多孔沥青混合料PAC-7配合比设计及路用性能研究

由于细粒式多孔沥青混合料在排水、降噪、抗滑等路面功能性方面有着卓越的优势，且在我国的标准筛孔直径4.75 mm～9.5 mm之间缺少更细的划分，因此通过增加7.5 mm筛孔来设计不同空隙率下的新型细粒式多孔沥青混合料PAC-7的级配，并将其与PAC-5、PAC-10进行路用性能的对比评价。试验结果表明，所研究的PAC-7的配合比设计方案合理，各项路用性能均满足规范要求，且随着空隙率的增大，PAC-7的高温稳定性、渗水性能越强，低温抗裂性、水稳定性越差。3种细粒式多孔沥青混合料的各项路用性能随着其公称最大粒径的变化而变化，具体表现为：当空隙率一致时，细粒式多孔沥青混合料的公称最大粒径越大，其高温稳定性、渗水性能越好，低温抗裂性、水稳定性越差。     

高掺量RAP厂拌热再生AC-13沥青混合料路用性能研究

基于室内试验对再生沥青混合料的拌和工艺进行研究，确定大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料的施工温度与拌和时间；采用马歇尔方法对再生沥青混合料进行配合比设计，并测试再生沥青混合料的路用性能。结果显示：延长拌和时间和提高拌和温度可以有效降低花白料现象，推荐SBS再生沥青混合料的拌和时间为180s，新料加热温度为220℃；随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的高温性能不断提高，低温性能和水稳定性降低。根据我国自然区划推荐RAP掺量为：冬严寒区RAP的掺量不宜超过40%；冬温区不宜超过60%。     

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。     

RAP掺量与新旧沥青融合程度对热再生混合料性能的影响

通过变化RAP掺量为20%～50%试验,研究常规未知新旧沥青融合状态与模拟新旧沥青100%融合状态下热再生混合料高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳性能。结果表明：两种融合状态下,热再生混合料抗车辙性能均随RAP掺量增大而提高,低温抗裂性能和水稳定性均随RAP掺量增大而降低。新旧沥青融合程度和RAP掺量对热再生混合料的高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳耐久性能有显著影响。与常规拌和工艺相比,新旧料100%融合工艺制备的热再生混合料其高温稳定性稍差,但具有更好的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳耐久性能,配合比设计时应考虑新旧沥青融合程度对高RAP掺量热再生混合料路用性能与抗疲劳耐久性能的影响。     

泡沫温拌沥青混合料的体积性能

以密级配沥青混合料AC-20为例,采用马歇尔试验方法,研究泡沫温拌沥青混合料在不同拌和、击实温度和沥青含量条件下的的体积性能.试验共制作100个马歇尔试件和40组最大理论密度测定试样.研究结果表明,在相同温度条件下,随着沥青含量的增加,泡沫温拌沥青混合料的毛体积密度、饱和度和流值增大,空隙率减小,稳定度出现一定的峰值,矿料间歇率变化发生一定的变异;在相同沥青用量条件下,随拌和及压实温度的升高,泡沫温拌沥青混合料的毛体积密度、沥青饱和度、稳定度增大,空隙率、矿料间歇率和流值则减小.同时,试验还研究了泡沫温拌沥青混合料适宜的拌和及击实温度和相应的最佳泡沫沥青用量.     

温拌橡胶沥青SMA混合料水稳定性影响因素试验及灰关联分析

原材料性质、环境是影响温拌橡胶沥青SMA混合料水稳定性能重要因素。为了分析不同因素与混合料水稳定性能的关联程度及讨论单因素的变化是如何影响混合料水稳定性能的,采用冻融劈裂试验,将孤立变量法和灰关联分析法相结合,研究级配、沥青用量、空隙率、胶粉掺量及击实温度5因素对温拌橡胶沥青SMA混合料水稳定性能影响规律。试验结果表明:击实温度是影响温拌橡胶沥青SMA混合料水稳定性能最显著因素,空隙率、胶粉掺量也有较大的影响,各因素关联度按照显著性排序依次为击实温度→空隙率→胶粉掺量→沥青用量→2.36 mm通过率。     

石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究

石墨烯微胶囊沥青是一种具有较强自愈能力的新型先进路面材料。为分析石墨烯微胶囊对沥青自愈性能的影响,采用试验与模拟相结合的手段对石墨烯微胶囊沥青的愈合机理进行了研究。首先,基于动态剪切流变仪测试了石墨烯微胶囊沥青的自愈性能;然后,借助红外光谱、荧光显微镜和分子动力学模拟分析了石墨烯微胶囊沥青的“自修复”愈合机理;最后,借助动态剪切流变仪对“自修复-热诱导”双机制下石墨烯微胶囊沥青砂浆的自愈机理进行了分析。研究结果表明：石墨烯微胶囊的加入能够显著提高沥青自愈性,掺量和间歇时间增加均能显著提升石墨烯微胶囊沥青的自愈合效果;“自修复-热诱导”双机制作用下石墨烯微胶囊沥青砂浆自愈性能明显强于“自修复”单机制作用。“自修复-热诱导”双机制愈合机理为：裂缝处石墨烯微胶囊破裂,再生剂流出填充裂缝并促进裂缝快速融合;同时,石墨烯微胶囊囊壁的石墨烯与碳纤维形成导电通路,在电流作用下产生热量,加快了沥青分子与修复剂分子的扩散速度,进一步促进了裂缝的愈合。     

损伤程度对沥青混合料损伤-愈合行为的影响研究

沥青混合料具有自愈合能力，而目前沥青混合料损伤愈合行为的作用机制仍不明确。因此，本文对多因素条件下的沥青混合料自愈合特性进行了研究，从而有助于确定有效的沥青路面养护策略。基于四点弯曲疲劳试验，对不同损伤程度的沥青混合料自愈合进程进行对比分析。结果表明：愈合时间和愈合温度对不同损伤程度的沥青混合料自愈合能力具有积极作用，而低温条件对沥青混合料的自愈合性能具有较大不利影响。给定足够的愈合时间及愈合温度，100%湿度条件对沥青混合料自愈合能力影响显著，将使沥青混合料自愈合效率降低至15%-45%左右。损伤程度的增大对沥青混合料自愈合能力的削弱作用显著。损伤程度过大时，部分微裂纹相互贯通扩展为宏观裂纹，超过裂纹自愈合的临界宽度，导致无法愈合。此时，需借助其他增强愈合性能的手段进行外界干预，从而提高沥青混合料的自愈合效率，进而一定程度恢复路面的服役性能。     

钢纤维对沥青混合料的增强作用研究

通过室内试验,分析了钢纤维掺量对混合料动稳定度、劈裂强度、劲度模量、残留稳定度和冻融劈裂强度比等路用性能指标的影响。结果表明:在沥青混合料中添加钢纤维可以提高混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,尤其低温抗裂性最为突出;但钢纤维掺量并不是越大越好,当钢纤维掺量为2.0%时沥青混合料的路用性能最优。     

基于脆性涂层法的沥青路面反射裂缝试验研究

采用脆性涂层法研究沥青路面的反射裂缝,并将试验结果与有限元计算结果进行了比较。结果表明,脆性涂层的裂纹围绕着碎石与沥青胶砂的界面发展,在该界面位置拉应力高度集中;路面基层的裂缝顶部附近发生应力集中,应力集中区的碎石与沥青胶砂界面是最容易萌发裂纹引发裂缝扩展破坏的部位;脆性涂层的裂纹分布总体是从车轮作用面向四周扩散,并围绕大粒径碎石扩展,弯拉型反射裂缝与剪切型反射裂缝涂层裂纹分布明显不同;大粒径的沥青混合料抗反射裂缝能力较强。     

沥青路面的热粘弹性温度应力分析

基于沥青路面混合料的热粘弹属性,利用有限元对不同降温条件以及不同结构形式的沥青路面温度应力响应进行了分析,研究了降温速率、初始温度、降温幅度、面层厚度、基层模量和温缩系数对温度应力的影响。结果表明,当温度较高时,沥青路面的温度收缩应力的累积值非常小;初始温度与降温速度对沥青路面的温度应力影响显著;薄的沥青面层容易出现反射裂缝,厚的沥青面层则可能出现由沥青面层表面向基层裂缝发展的对应裂缝;沥青路面的基层模量不宜过大。     

生物沥青掺量对再生沥青混合料路用性能影响试验研究

为掌握生物沥青对不同老化程度再生沥青混合料路用性能的影响，通过对不同程度长期老化沥青与不同生物沥青掺量调和制备再生沥青混合料进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行试验研究。结果表明:随着生物沥青掺量增加，生物沥青再生混合料高温稳定性逐渐变差，低温抗裂性逐渐变好，水稳定性则先变好后变差；随着沥青老化程度加深，掺入生物沥青对其沥青混合料高温稳定性造成的下降速率增加，对其低温抗裂性的改善速率降低；适宜的生物沥青掺量可使不同老化程度的沥青混合料低温抗裂性和水稳定性恢复，且高温稳定性也满足路用性能要求。     

低温地区橡胶热再生沥青混合料的参数优化及其工作性

为了优化低温地区橡胶热再生沥青混合料的制备参数,以河北张承高速某试验段为依托工程,以抗弯拉强度为评价指标,通过室内小梁弯曲试验,结合数理统计方法分析不同胶粉掺量、胶粉细度以及RAP料掺量对橡胶热再生沥青混合料弯拉强度的影响权重及影响规律,并探讨混合料在研究区域的工作性能。研究结果表明,相同条件下AC13级配橡胶热再生沥青混合料的弯拉强度要优于AC16级配的混合料;对于AC13级配,当胶粉掺量为5%,胶粉细度为20目,RAP料掺量为35%时,相应的混合料弯拉强度相对最好。对于AC16级配,当胶粉掺量为5%,胶粉细度为40目,RAP料掺量为35%时,相应的混合料抗弯拉性能相对最好;随着胶粉掺量的增加,两种级配(AC13和AC16)所制备的橡胶热再生沥青混合料的抗弯拉强度均呈减小趋势,胶粉掺量对橡胶热再生沥青混合料弯拉强度的影响最大,RAP掺量次之,胶粉细度量的影响最小。胶粉掺量对AC13级配的橡胶热再生沥青混合料弯拉强度的影响效应要高于对AC16级配混合料的影响效应;当橡胶热再生沥青混合料的拌和温度在150~190℃之间变化时,其和易性随着拌和温度的增大而不断改善,当拌和温度相同时,AC13级配混合料的施工和易性要优于AC16级配的混合料;橡胶热再生沥青混合料在研究区域具有较好的适用性。     

玄武岩纤维长度对排水沥青路面性能影响研究

为探究应用于排水沥青路面中玄武岩纤维的适宜长度,采用干拌的方式在空隙率为20%的OGFC-13沥青混合料中分别加入3、6、12和25mm不同长度的纤维。首先通过析漏试验确定不同纤维长度下混合料的最佳油石比;接着进行飞散试验、单轴贯入试验、低温劈裂试验、冻融劈裂试验和渗水试验来探究不同长度纤维对沥青混合料性能的影响。结果表明,加入玄武岩纤维后,沥青混合料的性能有所提升,综合分析各项性能后,建议在排水沥青路面中添加长度为6mm的玄武岩纤维。     

玄武岩纤维沥青混合料的路用性能及抗裂性能

为研究玄武岩纤维对沥青混合料路用性能和断裂性能的影响,基于马歇尔试验确定了不同玄武岩纤维掺量下的最佳油石比,并基于此分析纤维掺量对路用性能、老化性能、抗断裂性能的影响规律及其改善效果。结果表明：（1）玄武岩纤维掺量将影响最佳沥青用量,需同时考虑纤维掺量以确定最佳油石比;（2）纤维质量掺量为0.1%时,具有最佳的改善效果,最大可将高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能分别提升31.5%~38.4%、24.4%~37.3%、1.2%~5.5%。纤维对老化沥青混合料的高温稳定性的改善程度最佳,尤其是动稳定度,改善程度是其他性能的1.28~15.0倍;其次是低温抗裂性;水稳定性的改善效果最弱。纤维可通过增加沥青混合料的延性,以提高峰值荷载对应的裂纹张开位移,且玄武岩纤维在中温情况下对沥青混合料的抗断裂性能改善效果要高于低温条件,最大可提升21.64%的断裂韧性。