矿料级配对开级配沥青稳定碎石性能影响研究

针对开级配沥青稳定碎石ATPB材料组成设计中存在的问题,通过试验及理论计算,深入研究了矿料级配对ATPB混合料马歇尔性能及排水性能的影响。针对混合料设计过程常采用的设计空隙率的方法,拟合了关键筛孔通过率同空隙率之间的回归关系式,发现2.36mm及0.075mm筛孔通过率同混合料空隙率有较好的相关性。     

矿料级配对沥青混合料体积参数的影响

对8组AC—13沥青混合料级配进行马歇尔试验,测定其体积参数空隙率W、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA;利用灰色关联度理论计算3个粒径组和油石比与体积参数的关联度,得出大于2.36 mm部分矿料粒径对混合料体积参数的影响最大,其次是小于0.3 mm粒径和沥青形成的沥青胶浆,0.3～2.36 mm部分对体积参数的影响最小.在混合料设计中,矿料级配对沥青混合料体积参数的影响大于沥青用量,应注重矿料级配特别是粗集料骨架结构的设计.     

骨架密实型矿料级配设计方法探究

矿料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度,对路面的抗剪强度影响很大。目前的级配设计方法没有在设计过程中考虑矿料的性状,只考虑了矿料粒径的大小,矿料性状对级配及混合料性能的影响只能通过完成配比后进行试验验证。针对骨架密实型级配设计方法,提出了将骨架密实级配混合料的骨架及密实分开进行设计的思路。"骨架"设计思路是由粗到细,逐级填充逐级找出最强"骨架",直至倒数第二档;密实设计思路是骨架级配设计完成的矿质级配集料的间隙率应等于最后一档料(最细的一档料)的体积,通过体积法完成密实填充。两种方法合并在一起,简称强度体积法(CBR-V法)。     

大粒径透水性沥青混合料级配设计方法研究

在借鉴贝雷法级配设计思想的基础上引入"预留空隙率"这一预设参数对大粒径透水性沥青混合料矿料级配进行设计,并初步提出"预留空隙率"的设定方法。同时对国内外同类工程矿料级配用量进行反算,确定贝雷法设计LSPM级配的初始体积参数。通过对设计级配的检验及混合料路用性能的测试,基于贝雷法设计的LSPM矿料级配具有良好的骨架结构,且混合料空隙率适当,综合路用性能良好,验证了应用贝雷法进行骨架型开级配或半开级配沥青混合料矿料级配设计的可行性。     

AC-25沥青混合料矿料级配优化及应用研究

为提高AC-25沥青混合料路用性能,应用正交试验设计,研究了各因素水平对马歇尔性能指标的影响,提出了优化的AC-25矿料级配工程设计范围.结果表明,2.36 mm筛孔通过率是空隙率、毛体积相对密度、矿料间隙率和稳定度的主要影响因素;混合料性能指标主要受控于细集料(＜2.36 mm)的级配组成和含量的变化.通过相关力学性能和实体工程检验,证明了采用优化的AC-25混合料级配具有良好的骨架密实特性、高温抗车辙性能和力学行为特性,可应用于高温多雨地区高速公路沥青路面中,对提高混合料组成设计水平和沥青混合料质量控制具有指导借鉴作用.     

骨架密实型沥青混合料矿料级配的设计与优化

在有关沥青混合料矿料级配设计理论与方法的基础上,提出了在拌制沥青混合料试验之前,先由筛分试验结果和测试的材料密度对骨架密实型沥青混合料进行矿料级配设计的方法,并利用Matlab、Excell等办公软件对矿料组成进行了优化.按该方法设计的矿料级配拌制沥青混合料,进行了动稳定度和冻融劈裂试验.结果表明,在相同原材料条件下,按该方法设计与优化的矿料级配拌制的沥青混合料具有比按规范级配范围中值拌制的沥青混合料具有更好的路用性能,尤其是高温稳定性和表面抗滑性.     

通过级配与结构对比分析SMA的路用性能

对最大公称粒径16 mm的AC、AM、OGFC和SMA等矿料级配进行了对比,说明了SMA矿料级配的特点;通过混合料结构对比,从抗滑性、平整度、噪音、耐久性等方面分析了SMA混合料优良的路用性能。     

粗级配沥青混合料骨架结构的细观分析

将数值模拟方法与室内试验相结合,从细观角度探讨了粗级配沥青混合料的骨架特征。从混合料的矿料组成看,根据不同粒径粗集料的组成百分比的变化,粗集料既可能是构成混合料的骨架单元,也可能起充填骨架间空隙的作用。以1/2最大公称尺寸作为粗集料偏粗及偏细骨料的分界尺寸,则当粒径小于分界尺寸的集料含量增加时,偏细的粗集料起充填作用的可能性随之增大,即细集料含量会影响混合料细观结构的传力特征;当细集料充填量足够大时,相当数量的细集料将具有与粗集料类似的结构特征,从而导致混合料由密实骨架结构向悬浮密实结构的转化。     

沥青混合料压实试件毛体积密度试验方法的比较

沥青混合料压实试件的毛体积密度测定方法一直在道路工作者中存在争议。该文首先剖析了表干法和钻件蜡封法的试验方法及原理,之后针对SAC矿料级配进行了大量试验。试验结果表明,钻件蜡封法比表干法更准确。对于骨架密实型沥青混合料,钻件蜡封法的测试结果比表干法的大,且随着沥青混合料最大公称粒径的增加,两种结果的差异性越大。对于最大公称粒径<25 mm的骨架密实型沥青混合料用表干法已足够能满足精度要求,对于最大公称粒径≥25 mm的骨架密实型沥青混合料用钻件蜡封法可能更为合适。     

矿料级配对沥青混凝土体积特性及抗车辙性能的影响

以2.36mm作为粗细集料的分界筛孔尺寸,将级配曲线分为粗段与细段两部分。采用分段设计思想,依据分界筛孔的通过率设计了3种公称最大粒径沥青混凝土混合料的15种级配。通过粗集料振实试验、沥青混凝土混合料马歇尔击实与车辙试验,研究了矿料级配对混合料体积特性与抗车辙性能的影响。结果表明:级配明显影响混合料的体积参数与组成结构形态,是抗车辙性能的显著影响因素。当分界筛孔的通过率设计适当时,沥青混凝土混合料为骨架密实结构,该结构呈现最好的抗车辙性能。     

2.36～4.75mm档材料对沥青混合料性能指标影响分析

保持4.75 mm以上粗骨料骨架结构不变,通过变化2.36～4.75 mm材料用量,对粗骨架进行不同程度的拔开,设计出不同的矿料级配组合,采用Superpave旋转压实仪成型试件,对不同级配组合的混合料进行体积指标性能分析,得出2.36～4.75 mm档材料对混合料性能指标的影响规律,并从中优选出骨架结构好、有利于施工的合理级配,指导施工。     

海南岛AC-13型沥青混合料矿料级配区域优化研究

结合海南岛典型的热带季风海洋性气候,以AC-13型沥青混合料的矿料级配主要控制筛孔9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm和油石比组成5个因数,《沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)中AC-13型沥青混合料的矿料级配范围对应筛孔取上限、上中值、中值、下中值和下限等5个通过率作为5个水平,采用正交试验方法对AC-13型沥青混合料的矿料级配区域进行优化设计。     

大粒径嵌锁式沥青混合料级配设计方法

针对现有大粒径沥青混合料设计方法中存在的问题,依据现有研究成果提出了一种适合最大粒径在25mm以上的大粒径嵌锁式沥青混合料级配设计方法。对关键控制筛孔的选择和矿料级配计算进行详细地论述,最后选取不同级配进行了混合料的高温稳定性、水稳定性和动态压缩模量试验。结果表明:ATSM的水稳定性与传统的密级配大粒径沥青混合料ATB系列材料持平,高温稳定性和动态压缩模量优于ATB混合料。     

沥青混合料毛体积密度测定方法研究

沥青混合料毛体积实测密度是沥青路面中至关重要的一个指标,其测定方法一直在道路工作者中存在争议。剖析了表干法和钻件蜡封法的试验方法及原理,之后针对骨架密实型沥青混合料SAC矿料级配进行了大量试验。试验结果表明,钻件蜡封法比表干法更准确。对于骨架密实型沥青混合料,钻件蜡封法的测试结果比表干法的大,且随着沥青混合料最大公称粒径的增加,两种结果的差异性就越大。对于最大公称粒径<25mm的骨架密实型沥青混合料用表干法测定试件毛体积密度已能满足精度要求;对于最大公称粒径≥25mm的骨架密实型沥青混合料,表干法毛体积密度测试结果应采用修正公式进行修正。     

高速公路沥青稳定碎石排水基层混合料设计的试验研究

沥青稳定碎石排水基层(ATPB基层)是采用沥青、粗集料及少量填料、经过严格设计的骨架空隙型沥青混合料,通过对掺加水泥或消石灰的ATPB混合料性能的比较,提出了在ATPB混合料中添加部分消石灰后,ATPB混合料的水稳定性及耐久性均得到很大改善,对ATPB基层混合料的设计进行系统研究的基础上,推荐工程适用的级配及沥青用量确定方法,供同行参考。     

基于分形与VCADRF法的沥青混合料空隙研究

结合二度域分形级配定向化设计与VCADRF矿料级配检验方法,研究了矿料级配组成与沥青混合料空隙率之间的关联性。研究结果表明:二度域分形级配沥青混合料空隙率计算公式是矿料级配分形特性与沥青混合料空隙率之间的纽带;二度域分形级配沥青混合料设计方法有利于在沥青混合料配合比设计过程中定量分析矿料级配分形特性对沥青混合料空隙率的影响。     

矿料级配基本性能的试验研究

通过自行设计的填充试验和压碎试验,对混合料的密实度和骨架特性进行深入研究。研究结果表明,级配设计中的最大密实度状态与根据填充试验得到的矿料最大密实度状态是不一致的。压碎试验表明,各种粒径的颗粒在压碎时,其破碎颗粒都在4 75mm处出现峰值,说明4 75mm的颗粒是构成骨架的主要部分;同时填充试验也表明4 75mm的粒径尺寸是填充效率的分界点。因此,本文提出应以4 75mm作为粗细集料的分界点。     

水泥稳定碎石强嵌挤型骨架密实级配研究

为了提高水泥稳定碎石路用性能,分析了水泥稳定碎石组成结构对性能影响规律,提出级配设计原则和强嵌挤骨架密实级配,并通过室内试验验证了其路用性能。结果表明:强嵌挤骨架密实级配中9.5mm以上集料、4.75mm以下集料和0.075mm以下集料用量多,4.75～9.5mm集料用量少;强嵌挤骨架密实级配矿料的CBR值比规范骨架密实级配矿料提高了8%～14%;与规范骨架密实级配水泥稳定碎石相比,强嵌挤骨架密实级配水泥稳定碎石28天抗压强度、极限强度和劈裂强度分别提高了6%～12%、8%～20%、8%～15%。     

大粒径沥青混合料疲劳试验研究

由于大粒径沥青混合料粒径大,比表面积小,沥青用量少,从而可以增强沥青路面的抗车辙能力并减缓反射裂缝的发生。为了评价骨料级配抗反射裂缝能力的大小,该文对ATB-30型、ATB30-上限、ATB30-下限、AC30-S型、AM30-S型、ATPB30-S型共6种大粒径沥青混合料进行了APA抗疲劳试验,得出了连续密级配混合料疲劳寿命明显大于半开级配混合料和开级配混合料;各混合料疲劳寿命与断裂力学荷载变形曲线下面积成正比;ATB-30混合料抗裂效果最好,ATPB30-S混合料抗裂效果最差的结论。     

动稳定度分布特征及影响因素分析

为了评价动稳定度与试验温度的相关性,选用2种沥青、3种矿料级配,分析了在不同试验温度下,不同类型沥青混合料动稳定度的变化规律;采用几何算法推导不同温度下沥青混合料动稳定度计算公式。试验结果表明:在良好的级配组成条件下,大粒径矿料级配高温稳定性较好;在相同温度条件下,SBS改性沥青混合料动稳定度值远远大于基质沥青混合料;沥青不同,动稳定度减小规律也不尽相同,基质沥青呈现3段式,改性沥青则为2段式;动稳定度随温度变化而减小的突变节点出现在软化点附近3~6℃。