超薄磨耗层SMA-10矿料级配比较试验研究

针对超薄磨耗层SMA-10矿料级配,在现行技术规范提供的级配范围基础上,以2.36 mm作为关键控制筛孔.设计了13种SMA-10级配;采用旋转压实法成型混合料试件,测试并计算混合料的体积指标,对比分析关键体积指标与2.36～4.75 mm集料含量之间的关系.研究结果表明,当2.36～4.75 mm集料含量为0～8%或20%～28%时.所获得SMA-10混合料的体积指标更容易满足超薄磨耗层的技术要求.     

超薄磨耗层矿料级配试验研究

针对超薄磨耗层SMA-10矿料级配,在现行技术规范提供的级配范围基础上,以2.36 mm作为关键控制筛孔,设计了13种SMA-10级配;采用旋转压实法成型混合料试件,测试并计算混合料的体积指标,对比分析关键体积指标与2.36～4.75 mm集料含量之间的关系,并对满足级配设计要求的沥青混合料进行路用性能评价.研究结果表明,当2.36～4.75 mm集料含量为0～8%或20%～28%时,所获得SMA-10混合料的体积指标更容易满足设计要求;其中,2.36～4.75 mm集料含量控制在0～8%时的矿料级配,更适合用于超薄磨耗层路面.     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

级配离析对SMA-13混合料性能影响研究

采用室内模拟方法研究级配离析对SMA-13混合料性能的影响,分别对离析级配混合料的体积指标及路用性能进行测定,找出符合设计要求的级配范围,为现场施工质量提供控制范围。研究结果表明,采用沥青有效油膜厚度相等的原则设计级配离析更贴近现场实际情况;SMA-13可调整范围为细集料减小1%或增加4%;SMA-13轻度离析后,水稳定性有所提高,但抗车辙性能有所下降,且细集料增加的下降速度高于粗集料增加的情况。     

不同级配玄武岩纤维沥青混合料的IDEAL抗裂性能

采用IDEAL中温开裂试验，对10种不同级配沥青混合料中温开裂机理进行分析，以开裂指标CT_index来评价沥青混合料在掺加玄武岩纤维后的中温开裂性能。研究表明：在混合料中掺入玄武岩纤维后，其抗开裂性能提升9.3%～19.6%,抗裂缝扩展性能提升21.9%～65.2%;在中温（25℃）条件下，Superpave-13级配的沥青混合料抗裂性能劣于SMA-13级配38.1%～42.3%;玄武岩纤维对混合料抗裂性能的增强效果在Superpave-13级配中优于SMA-13级配20.6%,与SBS改性沥青的结合效果比基质沥青强108.4%,随着集料最大公称粒径的增大而减小。     

鳞片状石墨对SMA混合料设计参数的影响研究

以沥青混合料空隙率(VV),矿料间隙率(VMA),沥青饱和度(VFA),混合料粗集料间隙率(VCA_(mix))等体积参数和马歇尔稳定度(MS)、流值(FL)等强度参数作为混合料配合比设计的关键控制指标,设计由玄武岩粗集料、石灰岩细集料、石灰岩矿粉、SBS改性沥青和纤维稳定剂组成的SMA-13混合料。按10%、20%、30%和40%比例将设计级配中的矿粉替换为等体积鳞片状石墨,测定不同石墨掺量时混合料的体积和强度参数,分析鳞片状石墨对设计参数的影响及相关机理。试验结果表明:石墨会增加混合料的压实难度,并对骨架嵌锁结构存在不利影响;随着石墨掺量提高,SMA混合料体积参数偏离设计要求,强度和抗变形性能也呈现加速下降趋势;增加混合料油石比仅能部分消除石墨对SMA体积参数和集料骨架结构的不利影响,因此对于含石墨的SMA混合料,除应适当提高设计油石比,也应控制石墨取代率不超过20%～30%。     

掺水泥泡沫沥青冷再生混合料路用性能研究

为优化泡沫沥青就地冷再生混合料级配,研究了水泥、机制砂和19～26.5 mm粗集料对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响。结果表明:与不掺水泥相比,掺1.5%的水泥,冷再生混合料的冻融强度比、动稳定度、弯拉强度分别提高19.0%,160.0%,18.0%。机制砂掺量为20.0%时,与不掺机制砂相比,冻融劈裂强度比、动稳定度、抗弯拉强度可分别提高10.0%,62.0%,13.0%;9.5~19 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%时,与不掺粗集料相比,动稳定度可至少提高96.0%。建议冷再生混合料中19～26.5 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%,机制砂掺量为20.0%,水泥掺量为1.5%。     

贝雷法和CAVF法在AK-13A和SMA-13的混合料级配设计中的应用

传统的沥青混合料配合比设计时,通过粗、中、细3种级配试配,然后再进行马歇尔试件的击实,分析体积指标确定级配、油石比,过程复杂,试验人为误差较大,耗时,耗力。通过贝雷法的粗集料选取密度,CAVF法计算粗细集料比例及油石比,对AK-13A和SMA-13的级配和油石比进行优化,并运用贝雷法3个比例参数CA比、FAc比、FAf比对优化后的级配的骨架嵌挤情况进行判别,以评价优化后的级配是否符合贝雷法3个比例参数的要求,旨在严格控制沥青砂浆体积与粗集料间隙率之间的关系,使沥青混合料的骨架嵌挤效果更好,性能更稳定。研究过程中采用GTM方法成型试件,用马歇尔方法进行沥青混合料路用性能验证。结果表明,粗集料的设计密度位于松装密度及干捣实密度之间时可以达到嵌挤状态,对于一般的密级配沥青混合料如AK-13A,粗集料的设计密度选择松装密度,对于SMA选用干捣实密度。采用改进的CAVF法计算粗细集料的比例并优化级配,通过计算得到的油石比与最终实际采用的油石比基本一致。粗型密级配AK-13A混合料的3参数符合贝雷法范围,形成一种嵌挤密实结构;SMA的3参数都不在贝雷法的范围内,其形成的骨架密实结构是独有的。SMA-13的粉胶比较AK-13A大,同时沥青膜厚度小于AK-13A,但2种混合料路用性能经实践证明都是良好的。     

集料针片状颗粒含量指标试验研究

为探讨集料的针片状颗粒含量对沥青混合料性能的影响,设计由不同岩性、不同针片状颗粒含量集料组成的AC-13和SMA-13沥青混合料,采用旋转压实法(SGC)制作试件进行体积指标、高温稳定性、水稳定性、抗疲劳性能试验。结果表明,AC-13沥青混合料矿料中3∶1型针片状颗粒含量≤30%、SMA-13沥青混合料矿料中3∶1型针片状颗粒含量≤20%时,对沥青混合料体积指标、高温稳定性、水稳定性及抗疲劳性能的影响不显著,建议对集料针片状颗粒含量提出AC类混合料≤30%、SMA类混合料≤20%的控制要求。     

粉胶比与集料级配对开级配沥青混凝土性能的影响

试验研究了粉胶比和集料级配对开级配沥青混凝土(OGFC)力学性能和透水性的影响。结果表明,上限级配的力学性能随着粉胶比增大而增强,中值和下限级配的力学性能随着粉胶比增大先增强后减弱。在粉胶比保持不变的情况下,中值级配和下限级配沥青混合料形成骨架-空隙结构,上限级配的混合料形成骨架-密实结构。从兼顾力学性能和透水功能的角度出发,粉胶比1∶1的中值级配和粉胶比0.8∶1的下限级配的OGFC为级配与粉胶比的最佳组合。     

细粒式SMA-5级配组成设计研究

针对目前规范中缺少细粒式SMA-5的级配设计,分别以2.36 mm和1.18 mm作为粗细集料分界筛孔,分析了SMA-5的体积指标参数特性;通过体积指标特性分析和路用性能试验,确定了SMA-5级配的粗细集料控制筛孔及通过率;结果证明马歇尔稳定度与流值不适合作为SMA配合比设计的关键控制指标,矿料间隙率VMA及VCAmix受级配变化的影响大于受沥青用量的影响,VCADRC值随着级配的增粗略微增大,试验用混合料级配对压实功的变化不敏感,采用双面击实75次的击实标准可行,推荐以2.36 mm作为SMA-5粗细集料的分界筛孔,通过率宜控制在28%~40%范围之内。     

SMA-13木质纤维改性沥青混合料路用性能研究

首先对SMA-13沥青混合料进行配合比设计,在相同骨架级配下确定不同纤维掺量沥青混合料的最佳油石比,对其高低温稳定性、抗水损害性能进行试验研究,并以某高速项目进行实体工程验证。结果表明木质纤维起到了加筋、粘结稳定作用,最佳掺量为3.5%,相对基质沥青混合料,其动稳定度提高39.36%;低温抗弯拉强度提高34.80%;马歇尔残留稳定度与TSR分别提高4.61%、9.66%;铺筑的实体路面工程具有良好的路用性能。     

基于灰熵法的SMA-5混合料级配组成范围研究

为确定SMA-5混合料级配组成范围及关键控制筛孔,分别以2.36mm、1.18mm为粗细集料分界筛孔,采用粗集料断级配的矿料设计和贝雷法进行级配研究,结合沥青混合料体积特性与路用性能分析,借助灰关联熵法推荐出级配范围及关键控制筛孔。结果表明:2.36mm、1.18mm和0.3mm为SMA-5混合料矿料级配的关键筛孔,而9.5mm、4.75mm、0.6 mm、0.15 mm、0.075 mm为非关键筛孔;确定出SMA-5矿料各筛孔通过率范围0~9.5mm:100%;4.75 mm:98%~92%;2.36 mm:38%~28%;1.18 mm:34%~21%;0.6 mm:29%~18%;0.3mm:25%~15%;0.15mm:21%~13%;0.075mm:16%~12%。     

复合阻燃剂对花岗岩沥青混合料路用性能的影响

探究阻燃剂种类、掺量对SBS改性沥青性能的影响,并着重研究自制复合阻燃剂对以花岗岩为集料的AC-13C和SMA-13沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明：复合阻燃剂具有阻燃、抑烟的双重作用,掺量为10%时,阻燃沥青的氧指数达到25.8%,阻燃效果较为明显;复合阻燃剂可以小幅提高以花岗岩为集料的AC-13C和SMA-13的车辙动稳定度,但降低了它们的残留稳定度比和冻融劈裂强度比,其中冻融劈裂强度比分别降低到70.1%和70.7%,降幅分别达到17.1%和16.7%。在冻害严重、地下水位偏高的隧道地段不宜采用此两种以花岗岩为集料的阻燃沥青混合料。     

沥青种类对SMA-13级配的影响

为了研究不同沥青种类对SMA-13级配的影响,进行了武云高速复合改性橡胶沥青AR-SMA-13和中州大道整治工程SBS-SMA-13的级配、油石比、粗集料的骨架分界筛孔、粉胶比、沥青膜厚度及混合料路用性能等的对比研究。研究过程中采用贝雷法对两种沥青混合料的级配嵌挤效果进行了分析。由于复合改性橡胶沥青和SBS改性沥青的化学成分差异较大,其运动黏度和延度均差异较大。试验得出,AR-SMA-13中2.36~4.75 mm之间的碎石含量接近12%,是传统间断级配的2倍,路用性能仍然较好;AR-SMA-13中0.075 mm筛孔的通过率仅为6%,与SBS-SMA-13中0.075 mm通过率8%~12%形成显著区别;SMA-13骨架分界筛孔选择4.75 mm还是2.36 mm,对混合料的骨架嵌挤的判断是不同的,结果表明,传统间断级配理论关于SMA-13级配中2.36~4.75 mm间断是不必要的;SMA-13骨架分界筛孔建议选择2.36 mm。虽然复合改性橡胶沥青5℃延度远小于SBS I-D,但AR-SMA-13也具有较好的抗低温变形能力,低温弯曲应变与SBS-SMA-13混合料相比,差异不大;复合改性橡胶沥青运动黏度与SBS I-D改性沥青相比差异非常大,但两种级配的混合料都具有较好的抗车辙性能,SBSSMA-13比AR-SMA-13的动稳定度仅低12%,其混合料高温性能的差异远没有沥青运动黏度之间的差异大。当沥青性能差异较大时,沥青混合料的设计指标应做出适当调整,以保证沥青混合料能够具有良好的路用性能。     

Superpave混合料路面摩擦性能影响因素分析:集料性能

基于美国Indiana等州试验路中Superpave混合料的材料参数和路面摩擦性能测试数据,该文主要分析公称最大粒径、级配曲线与限制区、关键控制筛孔通过率、粉胶比、细集料棱角性和砂当量对4.75、9.5和12.5mm等Superpave混合料摩擦性能的影响规律。结果表明:公称最大粒径的增大和关键筛孔通过率的减小都能增大Superpave混合料的摩擦性能;级配曲线通过级配限制区下方的混合料的摩擦性能大于级配曲线通过级配限制区和级配限制区上方的混合料摩擦性能;选择细集料棱角性较大和砂当量较低的级配也有助于提高混合料的摩擦性能;而粉胶比与混合料的摩擦性能关系不明显。     

掺加玄武岩纤维的沥青路面结构层选取对比研究

借鉴纤维提高沥青混合料路用性能这一优点,选用新型的路用玄武岩纤维,以常见密级配、间断级配沥青混合料AC—30、AC—20以及SMA—13为依托,对基质沥青纤维胶浆和改性沥青纤维胶浆及其相应的沥青混合料的高温稳定性能进行了研究。研究结果表明：玄武岩纤维对基质沥青和改性沥青胶浆抗车辙因子均有显著提高,抗剪切能力明显增强;玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度和残留稳定度均得到提高,不同的沥青混合料玄武岩纤维最佳掺量不同,且对AC—20混合料的改善效果最为明显。研究成果可为玄武岩纤维在道路工程中的应用提供参考。     

废旧橡胶粉干法微表处混合料微观形貌结构表征

为表征废旧橡胶粉干法微表处混合料微观形貌和结构特征,采用正交试验方法分别制作9组不同胶粉掺量、胶粉目数、油石比和级配的废橡胶粉微表处混合料试件,通过扫描电镜测试了试件顶面和切面形貌,分析了掺加水泥和废橡胶粉填料的微表处混合料沥青与集料界面黏附性以及结构特征、橡胶粉和水泥水化产物及沥青胶浆等在微表处混合料结构中分布。结果表明:水泥水化产物与沥青胶浆、废胶粉等相互交织,形成了一种立体网状结构,裹覆在集料周围,将集料紧密地结合在一起,使微表处混合料整体性能得到显著改善。油石比影响废胶粉微表处混合料沥青膜厚度、空间网络结构和黏聚力等;胶粉掺量及细度影响混合料施工和易性及结构密实稳定性;级配影响混合料空间结构、嵌挤密实性和耐久性等;2%掺量40目废旧橡胶粉掺加于油石比8%的MS-3中级配微表处混合料时,空间网络微观结构最优,界面黏结力强,混合料结构致密稳定。     

钢渣在SMA-13沥青混合料中的应用研究

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)以间断级配的集料为骨架,其力学强度主要由矿物颗粒之间的摩擦与嵌挤作用形成。粗集料作为SMA混合料骨架的重要部分,对混合料路用性能有着重要的影响,文中在同一级配和纤维掺量下选取了辉绿岩与钢渣两种不同类型的材料作为SMA-13混合料的粗集料,并通过浸水马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验来验证两种不同性质的粗集料对SMA-13混合料路用性能的影响。结果表明:钢渣可以代替辉绿岩作为SMA-13混合料的粗集料,其性能不但满足规范要求并且更具有经济环保性。     

掺加玄武岩纤维的SMA-13沥青混合料路用性能评价

选取间断级配SMA-13,掺入4‰的玄武岩纤维进行沥青混合料配合比设计,并将其与掺入同掺量木质素纤维的普通SMA-13沥青混合料进行路用性能对比,以研究玄武岩纤维的使用对SMA-13沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明:与普通SMA-13沥青混合料相比,掺加玄武岩纤维的SMA-13沥青混合料,其油石比得到降低,高温稳定性与低温抗裂性能有所提高,但水稳定性提高幅度有限。