基于图像技术的大空隙沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的PAC-13和PAC-16混合料马歇尔试件作为载体,运用cosmos图像处理技术获取了混合料试件的内部有效空隙分布,分析了有效空隙分布特征与混合料路用性能的关系。结果表明:有效空隙图像可以定性描述大空隙沥青混合料的连通情况和分布特性,相同检测面积内最大骨料粒径越大形成的有效空隙(面积)越大,有效空隙率分布范围为6.5%～12.8%;大空隙沥青混合料的强度和马歇尔稳定度都随着空隙率或面积率的增加而减少;大空隙沥青混合料的渗透系数随着空隙率或面积率的增大而增大;有效空隙面积(面积率)与大空隙沥青混合料空隙率具有一致性,可以用于分析大空隙沥青混合料的有效空隙分布及其路用性能变化趋势。     

不同级配橡胶沥青混合料疲劳性能研究

为了探究不同条件下橡胶沥青混合料的疲劳性能,选取AC-13和SMA-13两种级配,在不同条件下进行试验,研究了应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响,并分别研究了老化时间对AC-13混合料的疲劳寿命和纤维掺量对SMA-13混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定;老化使AC-13混合料的疲劳寿命降低,但前期老化对疲劳寿命影响程度不大,而后期老化使疲劳寿命大幅降低;各应力比下,随着纤维掺量的增多,SMA-13混合料的疲劳寿命都出现先增大后减小的趋势,当掺量为0.4%时疲劳寿命最大。     

多孔沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的OGFC-13马歇尔试件作为载体,运用X-CT技术和数字图像处理技术获取了不同类型混合料试件的内部空隙分布图像,采用分形理论研究了多孔沥青混合料的空隙分维特征,分析了空隙分维特征与混合料路用性能的关系。分析结果表明:多孔沥青混合料的劈裂强度随着空隙率的增加而减少,随着空隙轮廓分形维数的增大而增大;多孔沥青混合料的渗透系数随着空隙率的增加而增加,随着空隙轮廓分形维数的增大而减小。采用空隙轮廓分形维数可以很好地解释多孔沥青混合料孔隙率基本一致但路用性能差异较大的原因,可以用于分析多孔排水沥青混合料的空隙分布及其路用性能变化趋势。     

温拌沥青混合料马歇尔变温变击实功设计方法

为了建立温拌沥青混合料组成设计方法,在不同温度和击实次数下进行了AC-13C温拌沥青混合料的马歇尔击实试验,分析了温拌沥青混合料体积特性。分析结果表明：随着击实温度的降低和击实次数的减少,温拌沥青混合料的空隙率和矿料间隙率增大,沥青饱和度降低;与热拌沥青混合料相比,温拌沥青混合料中沥青被集料吸收的含量（质量分数）、有效...     

空隙率对沥青混合料性能影响

基于室内试验并以AC13为例,对空隙率与沥青饱和度和吸水率、沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度,抗剪强度)、冻融劈裂强度(比)及疲劳寿命间关系展开研究.研究结果表明:空隙率影响沥青混合料性能,其间存在很好的相关性;随着沥青混合料的空隙率增大,沥青饱和度降低,吸水率增大;空隙率增大,沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度、抗剪强度)降低;空隙率增大,沥青混合料冻融劈裂强度降低,冻融劈裂强度比减小,沥青混合料抗水损坏性能降低;随着空隙率增大,沥青混合料剪切疲劳寿命减少.     

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度, 提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法, 采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价, 借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验, 从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明: 对于钢渣等吸水性较大集料, 采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%, 更接近集料的实际有效相对密度, 因此, 采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大, 钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升, 当钢渣掺量为70%时, 钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%, 冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大, 当钢渣掺量为70%时, 沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%, 较厚的沥青膜可有效防止水分入侵, 并增大集料表面“结构沥青”含量, 从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为67μm, 由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关, 故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm; 钢渣呈超碱性, 表面多孔隙, 孔隙内部结构复杂, 增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积, 并形成较好的机械咬合力, 提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性, 可显著改善沥青混合料的水稳定性。      

抗车辙剂对沥青混合料疲劳性能影响的试验研究

为了更好地探讨抗车辙剂加入后沥青混合料的疲劳性能,通过室内试验研究抗车辙剂掺量、应力比和温度等变量对沥青混合料疲劳寿命的影响。并通过回归分析得到应力疲劳方程。结果表明,相同条件下,沥青混合料疲劳寿命随抗车辙剂掺量增多而增大,k值随抗车辙剂掺量的增多明显增大,而|n|值随着抗车辙剂掺量的增多呈现逐渐降低的变化规律,说明抗车辙剂掺量越多,沥青混合料疲劳寿命对应力比的变化的敏感性越低;沥青混合料的疲劳寿命随应力比的增大而降低,疲劳寿命随抗车辙剂掺量的变化趋势越大,其中当应力比超过0.3时,疲劳寿命大幅降低;温度越高,沥青混合料疲劳寿命和k值越小。     

透水沥青混合料透水特性及路用性能研究

对比并分析确定PAC-10和PAC-13透水性沥青混合料的空隙率及透水系数的检测方法,对透水沥青混合料的空隙分布特性及透水性能进行检测;并对混合料的高温性能、低温性能和水稳定性等路用性能进行研究。结果表明:PAC-13透水沥青混合料的有效空隙率百分比均显著大于PAC-10。透水沥青混合料透水系数与有效空隙率存在良好的指数关系,而与空隙率相关关系较小,采用有效空隙率指标能较好的反映透水沥青混合料的透水性能。随着粗集料增多,同种透水沥青混合料的高温性能增强,水稳定性和低温性能降低;PAC-10透水沥青混合料较PAC-13具有更好的水稳定性和低温性能,而高温性能相对较差。     

再生沥青混合料压实特性的研究

采用旋转压实仪成型试件,根据旋转压实密实度曲线计算压实特性参数,分析混合料类型、公称最大粒径和RAP掺配率对再生沥青混合料压实特性的影响。研究结果表明:SMA再生混合料的K1和CEI高于AC,SMA比起AC更难压实;SMA混合料的TDI较高而K2较低,SMA再生混合料具有更好的抗变形能力;随着公称粒径的增大,K1和CEI逐渐增大、TDI逐渐增大而K2逐渐降低,混合料越难被压实,抗变形能力逐渐提高;RAP掺配率越高,K1和CEI越大、TDI越大而K2越小,再生混合料的可压实性降低而开放交通后抵抗变形的能力增加。     

矿粉比表面积对沥青胶浆性能的影响

比表面积和填料干压空隙率是评价矿粉性能的两个指标,矿粉质量的优劣直接影响着沥青混合料性能的好坏。通过对沥青胶浆进行针入度、软化点、延度等试验,从比表面积和填料干压空隙率的角度分析矿粉粒径大小与混合料性能的关系。研究结果表明:同粉胶比时,沥青胶浆的软化点随着矿粉粒径的减小而增大,而延度、针入度则随着矿粉粒径的减小而减小;矿粉粒径相同时,沥青胶浆延度与针入度随着粉胶比的增大而减小,沥青胶浆软化点随着粉胶比的增大而增大。     

基于加速加载的沥青混合料车辙发展规律研究

为研究沥青混合料在实际运营条件下车辙变形特征，对AC-13和SMA-13沥青混合料在不同试验温度及加载次数下进行加速加载试验，分析沥青混合料车辙发展规律并提出车辙预估模型。结果表明：沥青混合料的车辙深度随着温度升高、加载次数增加而增大，在25℃、50℃条件下SMA-13的稳态变形速率分别为AC-13的75.6%、50.5%,SMA-13的抗变形能力要优于AC-13。基于加速加载试验提出的车辙预估模型综合考虑了试件厚度、试验温度和加载次数的影响，拟合精度良好，可以为沥青路面运营养护决策提供技术支撑。     

不同粗细级配的橡胶沥青混合料路用性能对比研究

为了研究橡胶沥青混合料的路用性能,选用AC-13(粗)、AC-13(中)和AC-13(细)3种级配,研究了橡胶颗粒目数对混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的影响。试验结果表明,相比于基质沥青混合料,橡胶沥青混合料具有更好的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性;级配不同,混合料高温稳定性最佳时对应的橡胶颗粒目数不同;随着橡胶颗粒目数的增大,最大弯拉应变逐渐增大,橡胶沥青混合料的低温抗裂性逐渐提高;3种橡胶沥青混合料的冻融劈裂强度比都大于80%,橡胶颗粒粗细对沥青混合料水稳定性的影响较小;AC-13(细)沥青混合料的水稳定性最好。     

沥青路面承载力预估方法研究

沥青路面承载力是在特定条件下承受容许荷载而不使路面破坏的能力。运用有限元方法建立路面力学模型，面层采用莫尔-库仑弹塑性本构材料，并通过莫尔-库仑屈服准则确定路面的承载力。计算结果表明，随着粘聚力和内摩擦角的增大，路面的承载力增大，并且内摩擦角对路面承载力的影响较粘聚力显著。路面承载力越大，所需的沥青混合料马歇尔稳定度也越大。在标准轴载时，应用于高速公路的面层材料，尤其是中面层沥青混合料的马歇尔稳定度应该大于10kN。     

基于黏弹性的橡胶改性沥青路面抗滑性能研究

为研究橡胶颗粒对沥青路面抗滑性能的影响,基于SMA-13沥青混合料,采用内掺法以橡胶颗粒等量替代相应的集料进行橡胶改性沥青混合料配合比设计,橡胶颗粒掺量R=0%、1%、3%、5%,配制得到4组沥青混合料SMA-13A、SMA-13B、SMA-13C、SMA-13D,分别制备旋转压实试件及车辙板试件,保持试件温度T=10、20、30、40、50℃。采用单轴压缩试验方法进行AMPT简单性能试验,得到动态模量E和相位角φ;利用自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统进行抗滑性能试验,得到动态摩擦系数f。结果表明:沥青混合料的黏弹性能顺序为SMA-13DSMA-13CSMA-13BSMA-13A,说明掺橡胶颗粒后,沥青混合料的黏弹性能得到了提高,且掺量越大,黏弹性能越好;在试件温度T=10、20、30、40、50℃下,沥青混合料的动态摩擦系数f与动态模量E的相关性基本相同,说明沥青混合料试件的温度对f与E相关性的影响不大;在车辆动态荷载作用下,随着橡胶颗粒掺量R的增加,沥青混合料的动态模量E减小,动态摩擦系数f增大,而相位角φ减小,说明橡胶颗粒的掺入提高了沥青路面的黏弹性能,从而提高了沥青路面的抗滑性能。     

高原寒冷地区沥青混合料冻融循环作用下劈裂性能分析

通过沥青混合料冻融循环劈裂试验,分析了冻融循环次数以及油石比对混合料劈裂性能的影响．试验得出：随着冻融循环次数的增多,沥青混合料的劈裂抗拉强度、破坏劲度模量均呈减小趋势,最初的几次冻融循环混合料性能衰减较快,经历9～15次冻融循环后性能衰减趋于平缓;冻融作用后混合料的破坏拉伸应变反而增大;油石比对沥青混合料的劈裂性能有明显影响,随着油石比的增大,冻融循环作用对劈裂性能的影响减小．结果表明,在青藏高原寒冷地区对于AC-13沥青混合料,最佳油石比为5．5％或适当增加油石比可以提高沥青混合料冻融循环作用下的劈裂性能．     

天然沥青对道路石油沥青路用性能的影响研究

天然沥青因长时间经历自然环境的影响,具有稳定的物理化学性质,良好的耐老化能力及温度敏感性。选取道路工程常用的90号基质沥青,分别对岩沥青(4%,8%和12%)和特立达湖沥青(20%,30%及40%)拟定三个掺量,采用熔融共混的方法制备天然沥青改性沥青。对天然沥青改性沥青的技术性能进行研究。选取AC-13沥青混合料,研究天然沥青对90号基质沥青混合料路用性能及力学性能的影响。研究结果表明,添加TLA和岩沥青后,90号基质沥青的针入度和延度减小,软化点和粘度增大;沥青混合料的动稳定度、RMS和TSR增大,沥青混合料的抗压强度及回弹模量均增大,表明TLA和岩沥青能够提高沥青混合料的抗车辙性能、水稳定性能以及路面结构的承载能力,且随着TLA和岩沥青掺量的增加,提高幅度更加显著。而低温弯曲试验结果表明,添加TLA和岩沥青后,沥青混合料的低温抗裂性能有所降低。但4%,8%和12%岩沥青掺量以及20%和30%TLA沥青掺量的改性沥青混合破坏应变仍满足冬寒区等级(≥2 300με)的要求。     

基于正交试验法的SMA沥青混合料压实性能主要影响因素研究

应用4因素3水平的正交试验法,分析拌合温度、压实温度、集料温度、击实次数对SMA-13压实沥青混合料的密度、空隙率、稳定度和流值的影响水平。结果表明,压实温度在置信水平α=0.10时对沥青混合料的压实性能有显著影响,其次为拌合温度和击实次数。使沥青混合料具有较好压实性能的工艺条件组合是:压实温度160℃+集料温度170℃+拌合温度180℃+击打次数70。     

密级配胶粉改性沥青混合料路用性能研究

完成了AC-13胶粉改性沥青混合料、AC-13基质沥青混合料以及SBS改性沥青混合料的级配设计。通过沥青混合料室内试验对比分析了胶粉改性沥青混合料与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的性能。结果表明:胶粉改性沥青混合料具有良好的路用性能,能显著改善沥青混合料的高、低温性能和抗水损害性能。     

乳化沥青冷再生混合料力学性能及温度敏感性研究

为了深入研究乳化沥青冷再生混合料的力学性能和温度敏感性,通过试验研究了RAP掺量和水泥用量对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性、低温抗裂性,以及不同温度下劈裂强度的影响。试验结果表明:增大RAP掺量会降低乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性,同时提高其低温抗裂性;水泥用量越大,高温稳定性越好,而低温抗裂性越差;RAP掺量对温度敏感性有很大的影响,掺量越多温度敏感性越大,水泥用量对温度敏感性的影响很小。     

采集方法对数字图像沥青混合料离析评价影响研究

为了研究采集方法对数字图像处理技术沥青混合料离析评价方法评价结果的影响,提出合理的图像采集条件,通过对AC-13、AC-25级配类型混合料图像、不同光照强度下沥青混合料图像、不同采集高度图像进行数字图像预处理,采用四边静矩变异系数评价图像均匀性,并对比分析变异系数结果.研究结果表明:500张AC-13、AC-25级配类型沥青混合料图像静矩变异系数结果,主要集中于0～1.5％区间,下面层AC-25级配类型沥青混合料相对上面层AC-13更易产生离析;在光照强度充足情况下,不影响均匀性评价结果,但在夜间光照不足时结果出现偏差,需要对图像采集进行光照补偿;采集高度为60 cm时,集料颗粒面比与实际相符,随着采集高度的增加,预处理图像中大颗粒粘连颗粒增加,影响均匀性评价的准确性.