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.     

间断级配橡胶沥青混合料的性能研究

采用矿料主骨料空隙体积填充法对沥青混合料间断级配进行了设计,并采用橡胶沥青拌制了间断级配橡胶沥青混合料。通过室内试验分别测定了间断级配和密级配混合料的动稳定度、冻融劈裂强度比、残留稳定度比和低温破坏应变,对间断级配橡胶沥青混合料的路用性能进行了分析;通过四点加载试验对混合料的疲劳性能进行了试验,对间断级配橡胶沥青混合料的疲劳性能进行了分析。研究结果表明:设计的间断级配沥青混合料具有更好的低温性能和抗疲劳性能,且高温性能和水稳定性能也优于密级配混合料。     

超薄磨耗层SMA-5沥青混合料的设计及性能研究

采用改进的主骨料空隙体积填充法进行了超薄磨耗层SMA-5沥青混合料的配合比设计,经室内试验验证SMA-5沥青混合料路面具有良好的路用性能.试验路检测结果表明,与密级配沥青混凝土路面相比,超薄磨耗层SMA-5沥青路面的表面构造深度提高38%,摩擦系数提高14%,路面噪音降低3～4 dB,具有构造深度大、抗滑性能好、降噪效果明显的特点.     

沥青混合料组成设计的CAVF法

在简要分析沥青混合料级配组成特性、路面性能要求与两者关系的基本上，从材料组成体积方面入手，提出了沥青混合料组成设计主骨料填充法（CAVF法），10年成功的工程实践证明了该方法具有设计目的性强，方法简便易行，适用面广，与现场的生产配合比设计衔接紧密的特点，进一步探讨了该法用于Superpave粗级配的应用，并对CAVF法的进一步提出了展望。     

橡胶颗粒沥青混合料的级配设计

分析了橡胶颗粒沥青混合料的结构组成特点与防冻抗滑作用机理.为保证橡胶颗粒沥青混合料的结构整体性和密实性,确定混合料类型采用骨架密实结构.由于橡胶颗粒的密度与集料的密度差距较大,传统沥青混合料级配组成范围和设计方法显然已不再适用于橡胶颗粒沥青混合料.根据橡胶颗粒沥青混合料的材料组成特点,针对橡胶颗粒沥青混合料进行了基于主骨料嵌挤的体积法优化,提出了橡胶颗粒沥青混合料的级配设计方法.依据此级配设计方法进行了橡胶颗粒沥青混合料配合比设计实例分析.结果表明:按照此级配设计方法设计的橡胶颗粒沥青混合料各项技术指标均满足规范要求,设计的橡胶颗粒沥青混合料具有良好的路用性能.     

富沥青混合料的CAVF法设计

介绍了按主骨料空隙填充（CAVF）法设计富沥青混合料的步骤，着重讨论了最佳沥青用量的确定，实验研究与工程实践无靖明，根据这种方法设计的富沥青混合料在保证其他路用性能的同时，抵抗反射裂缝的能力明显高于其它混合料，适宜作旧混凝土路面上的加铺层材料。     

新型路面养护材料-超薄沥青磨耗层混合料的设计及性能研究

该文介绍了采用改进的主骨料空隙体积填充法进行了超薄磨耗层沥青混合料的配合比设计,经室内试验验证沥青混合料路面具有良好的路用性能。同时介绍了高速公路维修工程中铺筑的超薄沥青磨耗层的应用。检测结果表明,与密级配沥青混凝土路面相比,超薄磨耗层沥青路面具有构造深度大、抗滑性能好、降噪效果明显等特点。     

富沥青混合料设计方法的改进

分析了富沥青混合料设计方法（主骨架空隙填充法）存在的问题及其原因，并采取措施加以改进。首先，通过推导混合料体积平衡方程，找出了实测空隙率与设计目标空隙率存在差异的原因，引入干涉系数α，改进原设计方法，从而有效消除了空隙率的差异；其次，在混合料的体积平衡方程中引进参数Vbe，实现了对VMA的控制；最后，通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验等证明了改进的主骨架空隙填充法的优越性。结果表明，用改进的主骨架空隙填充法设计出的富沥青混合料的体积指标、水稳定性、高温和低温性能均满足《公路沥青路面施工规范》的要求。改进的主骨架空隙填充法可广泛应用于设计FAC、SMA等密断级配的沥青混合料。     

半柔性路面大空隙基体沥青混合料设计与性能研究

基于矿料主骨料空隙体积填充法(CAVF)设计了3种不同空隙率的半柔性路面大空隙基体沥青混合料,采用马歇尔试验、透水试验与空隙率测定等试验评价其性能。结果表明,采用CAVF法设计的3种不同空隙率的基体沥青混合料,设计空隙率与实测空隙率较为接近,且具有适当的强度,较好的排水性能,砂浆的可灌入性强。     

采用贝雷法的冷再生混合料级配设计研究

为了深入分析冷再生混合料的级配问题,用美国伊州贝雷法进行冷再生混合料级配设计优化研究,并采用乳化沥青和水泥两种添加剂来改善冷再生混合料性能.通过分析比较旧沥青混合料和经过沥青抽提试验后的旧混合料的筛分结果来确定原始旧混合料用作骨料的级配,再分别选用旧沥青混合料原样筛分和抽提筛分曲线来添加一定比例的新骨料和水泥来配置冷再...     

粗集料接触参数对沥青混合料损伤演化的影响

为了揭示沥青混合料内部细观损伤对宏观性能的影响，基于DIC方法与四点弯曲疲劳试验，对不同粗集料接触状态的混合料细观损伤尺度效应进行研究。首先以颗粒堆积理论与粒子干涉理论为基础，提出可表征细观主骨架结构状态的颗粒接触主力链配位参数（n_pfc）计算方法。采用SAC设计方法，通过控制关键筛孔2.36~4.75 mm的分计筛余质量百分比，设计4组可反映不同粒径尺寸集料组合形式的SAC16级配（B60S00~B60S15），计算不同级配沥青混合料对应的npfc。其次，结合DIC方法与四点弯曲疲劳试验，分析疲劳荷载作用下沥青混合料小梁试件水平应变场演化特征，并提出混合料疲劳损伤因子定量分析方法。最后对不同粗集料接触参数的沥青混合料的细观损伤演化特征、疲劳损伤因子D_FD及表征宏观抗疲劳性能的K_m进行分析。研究结果表明：随着疲劳荷载作用次数的增加，4种不同n_pfc混合料的水平应变量逐渐增大，各D_FD也均显著增加；随着n_pfc的增大，D_FD明显减小，当n_pfc=7.73~9.55时，D_FD较小，混合料的疲劳细观尺度损伤叠加效应较小；同时，随着n_pfc增加，K_m呈先增大后略微减小的趋势；当n_pfc=7.73~9.55时，对应的宏观抗疲劳性能较好；因此，选取合理的n_pfc可优化沥青混合料内部主骨架细观结构状态，减少细观尺度损伤叠加效应影响，提高沥青混合料的宏观抗疲劳性能。     

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。     

不同粗集料组成的沥青混合料性能研究

粗集料是沥青混合料骨架结构的重要组成部分,不同种类和性质的粗集料对沥青混合料性能的影响各不相同。选取了7种不同种类和产地的粗集料,进行了基本物理力学性能试验,并以AC-16C粗型密级配为例,考察了不同粗集料对沥青混合料性能的影响。结果表明,粗集料性能对沥青混合料高温稳定性和水稳定性具有显著的影响,对低温抗裂性无影响,在固定其他条件的情况下,粗集料表观密度越小、吸水率越大,其沥青混合料动稳定度D S和劈裂强度比TSR越大。     

国内外沥青混合料级配设计方法浅析

矿料级配是提供沥青混凝土多个性能的关键因数之一.介绍了国内外常用的几种沥青混合料级配设计方法及其特点;讨论了粗细集料分界粒径的问题,认为明显的粗细颗粒分界点是不存在的,关键在于确定和控制好敏感粒径的含量.     

沥青混合料抗车辙能力优化设计

对沥青混合料的抗车辙性能进行优化设计,设定骨架密实和设计8%空隙率2个优化条件,据此提出新型矿料级配设计方法--分级掺配法.矿料成型采用改进的干捣实方法,根据集料分界点分2步逐级掺配集料,粗集料部分每级集料掺配比例依据骨架判断公式和高斯拟舍结果得出,细集料部分每级掺配比例依据高斯拟合结果得出,进而确定粗细集料各自总的质量百分率,由此得到一条骨架密实型级配曲线,并进一步按照优化务件确定油石比.用成型试件对混合料沥青膜厚度、矿料间隙率、空隙率、动稳定度等各项性能指标进行验证,结果表明沥青混合料抗车辙性能较好,功能化设计方法能有效地改善沥青混合料的性能.     

粗细集料磨光值对沥青路面长期抗滑的影响

良好的路面抗滑性能是车辆安全行驶的重要保障,而集料品质是影响沥青路面抗滑性能的重要因素之一。集料的耐磨光性能直接决定路面抗滑性能的衰变规律和抗滑终值。因此,集料磨光值的表征和评价对沥青路面全寿命周期抗滑性能的研究具有重要意义。为充分明确粗、细集料对沥青路面长期抗滑性能的影响,引入了3种新的试验方法：①使用Wehner/Schulze (W/S)加速磨光试验对不同种类粗、细集料的磨光值进行评价;②使用自主研发的轮式加速磨光机对9组试样进行加速磨光试验;③使用W/S试验仪抗滑测试机体在速度为60 km·h^-1和水膜覆盖条件下测量试件磨光后的动摩擦因数。结果表明：①集料矿物成分是决定磨光值的重要因素,且磨光值越高沥青路面的长期抗滑性能越好;②密级配沥青路面细集料对路面长期抗滑性能的影响比粗集料更大;③W/S加速磨光试验不仅较Polished Stone Value (PSV)试验结果精度更高,还能评价细集料的抗磨光值;④不同抗滑检测设备与试验方法间具有较大的差异性,轮式加速磨光试验能对试件的全磨耗周期行为进行表征,W/S抗滑检测则可在高速动态旋转和水膜覆盖条件下进行检测(且不受人为操作影响和可重复性高),二者的工况模拟和工作原理具有较强的科学性与可靠性。未来工程应用中,应尽量提高细集料的磨光值,以进一步提高路面抗滑性能;同时,如需精确地表征集料磨光值差异性与路面抗滑性能之间的关系,建议使用W/S试验进行研究。     

集料清洁度对沥青混合料水稳定性的影响研究

对受到泥土污染的集料进行了水稳定性的试验研究,试验分析了粗、细集料在泥土含量相同的情况下对混合料水稳定性的影响程度,以及在保证集料清洁对沥青用量的影响情况。在此基础上,综合分析了粗、细集料清洁度和沥青用量对沥青混合料水稳定性的影响及分析。研究结果表明：不洁净矿料组成的沥青混合料的水敏感性大于洁净矿料组成的沥青混合料的水敏感性;沥青混合料的水稳定性随着集料含泥量的增加而降低,且细集料的洁净程度影响更为明显;在达到相同的水稳定性指标值情况下,含泥量降低1％左右,可以节省沥青约为0．2％。     

基于数字图像处理的粗集料棱角性量化研究

基于数字图像处理技术,对粗集料棱角性进行量化研究,以取代传统的试验方法。首先从单个颗粒的棱角性定义出发,建立了4个粗集料棱角性量化指标:AR、ARmax、AP、APc;然后采用数字图像处理(DIP)技术,对拍摄的粗集料二维图像进行处理分析,得到粗集料样本棱角性量化结果,最后将20份粗集料样本的未压实空隙率试验与DIP试验进行了比较。结果表明:4个用于评价粗集料棱角性的量化指标与未压实空隙率之间均有较强的相关性,其中以AP指标最佳;AP和APc指标更好地拉大了两个棱角性极端,有利于区分不同棱角性的粗集料。4个量化指标的面积加权平均值与未压实空隙率之间的相关系数均要大于它们的算术平均值与未压实空隙率之间的相关系数,这也表明经面积加权的棱角性指标考虑了粗集料的宏观性能,因此更加合理。     

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。     

沥青路面粗集料棱角性表征方法及技术标准

利用ASTM D3398-97试验方法的改进表征法计算了粗集料颗粒指数Iap,采用数字图像处理技术提出了粗集料半径法棱角性指数IArm和梯度法棱角性指数IAgm的计算公式;通过对2类沥青混凝土的常规与动三轴试验,分析了粗集料棱角性表征指标对沥青混凝土性能和抗剪参数的影响规律,建立了沥青混凝土性能、抗剪参数与粗集料颗粒指数Iap的相关关系,结合沥青混凝土路用性能要求,提出了沥青路面粗集料棱角性技术标准。分析结果表明:Iap与棱角性指数IA具有明显的线性相关性,其回归系数可用于由粗集料颗粒指数Iap换算成IArm和IAgm;所提出的粗集料棱角性技术标准可作为沥青路面施工技术规范修订建议,有利于提高石料企业加工粗集料的质量。