具有长期使用性能的沥青砂浆配合比设计方法

由沥青与矿粉组成沥青胶浆,沥青胶浆与细集料组成沥青砂浆,为了研究沥青混合料中沥青与矿粉比例、细集料级配、沥青砂浆的配比对混合料路用性能的影响,以路用性能(抗开裂、水稳定性、抗车辙)为指标,在单因素试验的基础上,采用正交试验方法确定了沥青砂浆材料组成的多水平试验方案,并应用极差分析法和方差分析法进行数据分析。结果表明,矿粉与沥青的比例对指标作用高度显著,沥青胶浆与细集料的配比对指标作用显著,而细集料的配比对指标作用不显著。     

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。     

沥青混合料抗车辙性能的灰色理论分析

基于对秦巴山区内公路沥青路面车辙病害成因的调查与分析,通过室内模型试验和对已有研究成果的总结,利用灰色理论分析了不同影响因素对沥青混合料抗车辙性能的影响程度,并建立了以沥青用量、碾压次数及级配类型等因素为参数的沥青混合料抗车辙性能预估模型。研究结果表明:沥青混合料的集料粗细程度与分形维数成反比,集料越细,其分形维数越大,反之越小;沥青用量对沥青混合料抗车辙性能的影响程度最大,级配类型和温度次之,碾压次数的影响最小;沥青混合料抗车辙性能的主要影响因素为沥青用量、集料级配类型及温度;基于材料组成和外界环境因素建立的沥青混合料抗车辙性能预估模型为沥青路面抗车辙设计提供了依据和手段。     

集料棱角对沥青混合料性能影响研究

利用棱角不同的粗、细集料制备了5种沥青混合料试件,通过单轴蠕变和间接抗拉强度试验,研究了集料棱角对混合料体积特性及疲劳性能的影响。利用抗裂性能试验,并结合有限元分析方法,分析了集料棱角与沥青混合料开裂间的关系。利用车辙试验研究了集料棱角与混合料抗车辙性能之间的关系。研究成果表明:1)集料棱角值越高,需要越高的沥青用量才能达到沥青混合料设计标准,而较高的沥青用量,就增加了沥青粘弹性,进而对沥青混合料抗裂能力产生积极影响;2)集料棱角也会因应力集中而造成开裂。集料棱角间的嵌挤作用会对沥青混合料的抗车辙产生重要影响,棱角值越高,嵌挤作用越强,抗车辙性能越好。利用有限元软件对混合料微观结构的分析验证了室内试验结果。     

细集料组成及级配对沥青砂浆小梁弯曲试验的影响

沥青砂浆是由沥青和细集料共同组成的复合材料,其工程性质相当复杂.沥青砂浆中细集料的组成和级配对沥青混合料的低温性能有着重要影响.笔者通过对不同细集料组成及级配的沥青砂浆小梁进行弯曲试验分析,研究沥青砂浆的低温性能,并采用灰熵法分析了各档集料和沥青含量对低温性能影响的主次关系.     

抗车辙剂对含再生粗集料沥青混合料性能影响研究

采用再生集料替代沥青混合料中的天然集料具有巨大的经济潜力和环保优势,但其中的低强度水泥砂浆和砖块成分较天然集料更易在荷载作用下出现破坏,导致沥青混合料性能出现衰减,因此亟需探究改善含有再生集料沥青混合料性能的方法及其对沥青混合料性能的影响规律。该文选用富含聚乙烯PE的抗车辙剂,通过马歇尔配合比试验,分析不同抗车辙剂用量对再生集料沥青混合料的马歇尔力学指标、体积参数和沥青用量的影响;而后进一步探究抗车辙剂对再生集料沥青混合料的动稳定度、低温弯拉应变、冻融劈裂强度比和疲劳寿命的影响规律。试验结果表明:(1)砖块成分对再生集料沥青混合料的马歇尔性能具有明显的负面影响,应在再生集料中控制其含量;(2)富含PE抗车辙剂对提高再生集料沥青混合料的高温抗变形效果显著,同时也能在一定程度上改善再生集料沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能,具有良好的应用前景。     

抗车辙剂沥青混合料的高温性能研究

车辙是沥青路面最常见的破坏形式之一,它严重影响着行车的舒适性和安全性。该文通过动态流变剪切试验DSR、动稳定度试验和三轴剪切强度试验等,研究普通沥青添加抗车辙剂后,沥青-抗车辙剂混合胶浆及其混合料的高温性能改善效果,提出抗车辙剂最佳用量,为解决重载交通沥青路面抗车辙问题提供技术参考。     

高性能橡塑复合ESMA沥青混合料性能研究

我国沥青路面早期病害严重，除温缩裂缝和反射裂缝外，其他各类病害如车辙、拥包、块裂、网裂、坑槽等都是典型的结构强度不足或混合料强度不足造成，这与我国重载交通特点是息息相关的。为了解决沥青混合料强度不足病害，开发了橡塑复合ESMA沥青混合料。该混合料基于骨架密实原则，在现有SMA沥青混合料体系基础上优化而成。采用多碎石结构，充分发挥粗集料骨架支撑作用。但较SMA混合料适当增加细集料用量，尽量用细集料填充粗集料空隙，形成多层骨架。从而降低沥青与矿粉胶浆含量，减少自由沥青存在，提高混合料强度。同时通过采用R&P橡塑复合直投式添加剂，显著提升胶结料力学强度和黏结性能，大幅提升混合料高温性能。室内研究和工程实践表明：橡塑复合ESMA沥青混合料具有更加优良的高温性能、黏结性能和抗水损害性能，而低温性能与SMA混合料基本相当，造价较常规SMA混合料显著降低，具有显著的推广价值。     

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的破坏过程可由莫尔——库仑破坏理论分析。这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的。间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好地表征混合料的粘聚力,但他却无法提供集料内摩擦角的信息。从旋转压实仪(SGC)获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力。因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的。研究表明:从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数。     

沥青路面抗车辙性能影响因素研究

沥青路面是中国高等级公路的主要路面类型,车辙病害是沥青路面的主要病害之一。为分析沥青路面车辙影响因素及其程度,该文针对不同沥青混合料类型、不同路面构造类型进行了室内车辙试验,影响因素包括结合料类型、集料级配类型、最大粒径、上下面层混合料类型等。试验结果表明:沥青针入度、集料级配、沥青混合料物理性能对沥青混合料抗高温稳定性的影响比较接近,防治沥青路面车辙需要从沥青材料、矿料级配和沥青混合料施工质量等方面采取综合处置措施。沥青路面上面层混合料的动稳定度对沥青路面结构整体高温稳定性的影响大于下面层混合料的动稳定度。在沥青路面产生的永久变形(车辙)中,上面层混合料仍具有重要影响,但下面层混合料的影响程度上升。因此,在进行路面抗车辙能力设计时,既要考虑沥青混合料的高温稳定性,又要考虑路面结构组合。     

提高花岗岩沥青混合料水稳定性能措施的研究

为有效提高花岗岩沥青混合料水稳定性能,通过试验检测了花岗岩集料的各项技术指标;对使用不同细集料、不同抗剥落剂的花岗岩沥青混合料分别进行了配合比设计和路用性能验证;利用常规水稳定性能试验和汉堡车辙试验对各种花岗岩沥青混合料的水稳定性能进行了测试。结果表明:采用石灰岩细集料能够有效提高花岗岩沥青混合料的水稳定性能;掺加消石灰或水泥均能大幅度改善花岗岩沥青混合料的水稳定性能,消石灰的改善效果最优。     

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一.沥青混合料的破坏过程可由莫尔-库仑破坏理论分析.这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的.间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好的表征混合料的粘聚力,但它却无法提供集料内摩擦角的信息.从旋转压实仪(SGC)获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力.因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的.研究表明 从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数.     

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的破坏过程可由莫尔—库仑破坏理论分析。这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的。间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好的表征混合料的粘聚力,但它却无法提供集料内摩擦角的信息。从旋转压实仪（SGC）获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力。因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的。研究表明：从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数。     

抗剥落剂对沥青及花岗岩集料沥青混合料性能的影响

为研究酸性集料花岗岩作为沥青混合料用集料的应用潜力,制备添加抗剥落剂的沥青胶浆和基于花岗岩集料的沥青混合料。基于表面能理论和红外光谱试验（FTIR）,分析沥青与酸性集料的黏附机理,探究沥青与抗剥落剂的化学组成。采用车辙因子、疲劳因子、残留稳定度、劈裂强度比等评价指标,研究抗剥落剂对沥青及混合料路用性能的影响。结果表明：抗剥落剂能改善沥青的高温稳定性和中温抗疲劳性,提高沥青混合料的水稳定性,且抗剥落剂与沥青是物理共存反应;接触角试验的结果定量反映不同集料与沥青的黏附性差异;细集料类型对沥青混合料的水稳定性影响极大,选择石灰岩作为细集料有利于提高花岗岩沥青混合料的水稳定性。     

砂岩粗集料在SMA中适应性研究

SMA由粗集料骨架和沥青胶浆组成,高含量粗集料形成的骨架使混合料具有较高的抗车辙性能,大量的结合料提供给路面较好的耐久性。使用SMA混合料,主要目的是希望其提供较高的抗车辙性能,资料表明,沥青混合料的高温性能主要受集料类型影响。针对于此,选择西部分布广泛的砂岩粗集料,进行室内试验,并与使用石灰岩集料的SMA进行适当对比,以期确定砂岩在SMA中的适应性。试验结果表明,与使用石灰岩的混合料相比,使用砂岩集料的SMA混合料抗车辙性能、低温抗裂性、疲劳性能都大大提高。     

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%。     

冷补沥青混合料嵌锁骨架级配及其性能研究

为改善冷补沥青混合料早期路用性能及中后期抗车辙性能,以集料间嵌锁能力为基础,研究了粗集料级配组成、细集料级配组成以及粗细集料比例对混合料嵌锁能力的影响,提出了冷补沥青混合料嵌锁骨架级配,并对采用该级配的冷补沥青混合料路用性能进行了验证。试验结果表明:研究得到的嵌锁骨架级配高温稳定性明显提升,低温稳定性与水稳定性略有增加,实际工程应用表现优良。     

抗车辙骨架密实性沥青混合料配合比设计方法研究

针对高速公路普通存在的高温车辙病害现象,研究了以粗集料CBR值确定粗集料比例、以矿料间隙率确定细集料比例,根据沥青混合料所处不同结构功能特性确定粗集料设计密度的适合于南方高温多雨地区的抗车辙骨架密实型沥青混合料配合比设计方法,并对其路用性能进行了试验研究。     

抗车辙骨架密实性沥青混合料配合比设计方法研究

针对高速公路普通存在的高温车辙病害现象,研究了以粗集料CBR值确定粗集料比例、以矿料间隙率确定细集料比例,根据沥青混合料所处不同结构功能特性确定粗集料设计密度的适合于南方高温多雨地区的抗车辙骨架密实型沥青混合料配合比设计方法,并对其路用性能进行了试验研究。     

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。