不同马歇尔击实方法乳化沥青冷再生混合料细微观结构性能研究

基于X-ray CT和数字图像处理技术研究了五种击实方法下乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和细微观空隙分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15法"空级配中大孔百分比明显减小,同时小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25法"成型马歇尔试件。     

基于X-rayCT乳化沥青冷再生混合料马歇尔击实方法研究

采用工业CT无损检测技术(X-ray CT)和数字图像处理技术研究"30+45"、"40+35"、"50+25"、"60+15"、"75+0"等5种马歇尔击实方法下,乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和空隙特征分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15"法空级配中大孔百分比明显减小,而小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25"法成型马歇尔试件。     

乳化沥青冷再生混合料成型方法优化研究

为选择一种能够有效模拟实际工程压实方式且操作简单的乳化沥青冷再生混合料成型方法，分别按照马歇尔击实成型、旋转压实成型和振动成型3种方法制备混合料试件，对不同成型方法混合料试件的孔隙率、劈裂强度、冻融劈裂强度比和无侧限抗压强度进行试验测定，并通过CT扫描试验对不同成型方法混合料试件的高度方向孔隙特征、最可几孔径和乳化沥青砂浆特征进行对比。结果表明，采用旋转压实成型方法制备的混合料试件力学性能最优，相较其他两种成型方法具有更好的承载能力与水稳定性；同时采用旋转压实成型的试件内部空隙分布更加均匀，且试件内部沥青砂浆厚度最大，粗集料之间的接触和嵌挤程度最佳。因此最终确定旋转压实法作为冷再生混合料的最佳成型方法，由此得到的混合料试件与实际道路碾压相似，可以有效提高路面的高温性能和水稳性能。     

乳化沥青冷再生混合料压实特性研究

分别采用旋转压实和马歇尔压实成型乳化沥青冷再生混合料试件,分析其体积参数随旋转压实次数的变化及不同成型方法对其体积参数、强度指标的影响,结果表明旋转压实次数为50次时,乳化沥青冷再生混合料已基本密实,其体积参数、强度指标与马歇尔标准成型基本一致;根据旋转压实的密度曲线计算压实参数,分析乳化沥青用量对乳化沥青冷再生混合料压实特性的影响,结果表明乳化沥青用量为4.0%时,冷再生混合料在摊铺、碾压阶段的施工和易性较好,开放交通后抵抗变形的能力最强。     

基于彩色数字图像技术的粗集料松方密实方法选择

为确保沥青混合料集料骨架结构的形成,需要找到一种与路面沥青混合料相近的粗集料密实成型方法。基于彩色阈值分割技术,准确提取粗集料颗粒,根据颗粒的积聚状态特点,利用粗颗粒长轴与X轴正方向的夹角角度为评价指标,研究振实、捣实和旋转压实3种粗集料密实方法的粗集料堆积形态,并与沥青混合料试件粗颗粒长轴夹角进行对比。结果表明:基于彩色图像处理技术,避免了大颗粒被判断为小颗粒的误差,保证全部粗集料颗粒均被有效提取。捣实法粗集料夹角明显小于沥青混合料试件统计结果,粗集料松方振实法与沥青混合料试件颗粒长轴夹角统计结果数据最为接近,与捣实和旋转压实相比,是一种更为准确的粗集料密实方法。     

乳化沥青冷再生混合料压实特性影响研究

为了研究乳化沥青冷再生混合料压实特性及其变化规律,分别针对影响乳化沥青冷再生混合料压实特性的各个因素进行试验研究,结果表明:1)乳化沥青破乳速度和单钢轮振压遍数对冷再生混合料的压实特性影响较大,其应根据试验段来确定; 2)相比重型击实成型方式,振动成型的最大干密度要大且更接近于现场施工条件; 3)乳化沥青冷再生混合料放置时间越长,路面越难以压实,路面强度也越低; 4)施工温度越高,路面越容易被压实,混合料性能也越好,但在较高的温度下,乳化沥青更容易破乳,可工作时间更短。     

级配对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响

为提高乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性,采用垂直振动法成型圆柱体试件确定混合料最大干密度和最佳含水率,以此为依据成型标准车辙试件进行车辙试验,分析矿粉、机制砂和9.5~19 mm粗集料掺量对乳化沥青冷再生混合料高温性能的影响。结果表明,随矿粉掺量的增加,冷再生混合料动稳定度迅速增长,矿粉掺量大于3%时矿粉对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响不再显著,矿粉掺量为3%时动稳定度提高41%;随机制砂掺量的增加,冷再生混合料动稳定度呈抛物线变化,机制砂掺量为20%时达到峰值,动稳定度提高152%;随9.5~19 mm粗集料掺量的增加,冷再生混合料动稳定度呈抛物线变化,9.5~19mm粗集料掺量为10%~30%时动稳定度提高60%~97%。建议冷再生混合料中9.5~19 mm粗集料、机制砂、矿粉掺量分别取10%~30%、20%、3%。     

冷拌用再生剂的制备及乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

为确定再生剂用于冷再生材料的适用性及再生剂的掺入对混合料的影响,由实验室自制两种冷拌用再生剂,并通过再生沥青性能试验,研究了再生剂配比及再生效果;使用旋转压实方法成型乳化沥青冷再生混合料并进行配合比设计;通过15℃劈裂试验、冻融劈裂试验、车辙试验与低温弯曲试验,对比分析了两种再生剂单独使用及配合不同剂量渗透剂使用情况下对混合料强度特性与耐久性的影响。结果表明:再生剂中基础油∶增塑剂∶抗老化剂掺配比例为80∶20∶4时具有良好再生效果,添加8%的再生剂后,室内老化沥青与抽提回收沥青性能指标均能恢复至基质沥青水平;再生剂R1最优掺量为1.2%,再生剂R2最优掺量为0.9%;添加再生剂R1、R2与渗透剂后,冷再生混合料早期强度分别下降11%、19%、9%,而成型强度与后期强度较普通乳化沥青冷再生混合料有所提高;添加再生剂或渗透剂后混合料抗车辙能力下降,但仍满足再生规范要求;添加再生剂能够改善乳化沥青冷再生混合料的水稳定性及低温抗裂性。     

基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

乳化沥青冷再生混合料最佳拌和用水量确定方法

基于旋转压实成型方法,研究拌和用水量对乳化沥青冷再生混合料密实度、强度等指标的影响,并与土工重型击实法确定的拌和用水量对比。结果表明,旋转压实法成型试件的密实度比重型击实法试件大,最佳拌和用水量比重型击实法确定的小;冷再生混合料的密度及干、湿劈裂强度随拌和用水量的增多先增大后减小;推荐采用兼顾乳化沥青冷再生混合料最优和易性与最大干密度的方法确定最佳用水量。     

水泥混凝土桥面铺装抗泛白性能评价方法及影响因素研究

该文分析不同泛白现象产生的原因,并确定气压差为主要的泛白驱动力。采用自行设计沥青混合料“临界气压差试验”分析不同压实方式以及级配类型下沥青混合料的抗泛白性能,并提出“临界气压差”“2 kPa下开始唧浆时间”和“2 kPa下、3 min唧浆量”可以有效评价沥青混合料抗泛白性能。结果表明：压实方式上沥青混合料抗泛白性能排序为：旋转压实成型、马歇尔击实成型、轮碾成型;级配设计上SMA抗泛白性能优于AC,并且集料粒径越大,抗泛白性能越优。     

乳化沥青冷再生技术应用于路面面层中的室内混合料配合比设计与性能研究

针对乳化沥青冷再生混合料初期易松散破坏而一般只应于基层冷再生的局限,文中提出了将乳化沥青冷再生技术应用于路面面层中新的设计和性能研究方法。设计方法采用Surperpave体积设计方法,并给出了再生料中最佳用油量与用水量的直观方法与室内成型工艺;混合料成型采用旋转压实成型,其研究方法采用修正肯塔堡飞散试验和残留稳定度与冻融劈裂试验分别评价混合料前期抗松散性和水稳定性,采用标准Marshall以及车辙试验来评价混合料高温稳定性能,采用小梁弯曲试验来评价低温抗裂性能。最后,从室内配合比设计与性能的良好性来看,乳化沥青冷再生技术这种工艺应用于路面面层冷再生将会取得很好的环保、经济及优良的路用性能。     

细集料对沥青混合料空隙率影响分析

采用不同细集料、级配类型、油石比、沥青类型和成型方法成型试件进行试验，研究细集料对沥青混合料空隙率的影响，并计算试件空隙率。试验结果表明，采用玄武岩粗细集料成型试件，试件空隙率明显偏大，都超出规范要求范围；采用玄武岩粗集料和石灰岩细集料成型试件，试件空隙率较小，都满足规范要求。其主要原因是玄武岩细料毛体积密度偏大，并且其不容易压实。建议最好采用玄武岩粗集料和石灰岩细集料成型试件，慎重采用玄武岩粗细集料成型试件，如该地区缺少石灰岩细集料，则应先检测玄武岩细集料的特性。     

不同压实方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响研究

不同压实成型方法制备的乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能存在较大差异，通过采用改进的马歇尔击实法和垂直振动压实法制备两种乳化沥青冷再生混合料，进一步对乳化沥青冷再生混合料进行间接拉伸疲劳试验，在试验结果基础上建立基于Weibull分布的间接拉伸疲劳方程，对不同压实成型方法的疲劳方程参数进行分析研究，探索不同压实成型方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响。试验结果表明，垂直振动压实法制备乳化沥青冷再生混合料的平均力学强度可达到现场取芯试件的92%，而改进的马歇尔击实成型试件的平均力学强度仅为现场取芯的65%；与改进的马歇尔击实法相比，垂直振动压实法的最佳乳化沥青掺量和外掺水量分别降低了9%和11%，同时抗水损害性能、低温抗裂性能和高温抗车辙性能可分别提高4%、12%和35%；基于Weibull分布建立的疲劳方程可有效评价乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命，垂直振动压实法制备的乳化沥青冷再生混合料表现出良好的应力变化敏感性和疲劳耐久性，其在应力比为0.5时的疲劳寿命是改进马歇尔击实法的1.36倍。     

基于不同岩性排水沥青混合料路用性能对比研究

排水性沥青路面作为一种新型的第五代功能型路面,具备优良的排水、抗滑等特殊功能,而合格的排水性沥青混合料具备级配粗集料多、细集料少的级配特征。本文基于大空隙排水沥青混合料的高低温性能、水稳定性能、抗飞散性能、排水性能和强度性能对两种不同岩性集料制备的沥青混合料进行了较为系统的研究。结果表明:高粘改性沥青可显著提高排水性沥青混合料的高低温性能,通过合理的级配设计和沥青用量优选后的排水性沥青混合料的水稳定性和抗飞散性能均满足规范要求。大空隙排水性沥青混合料相较于普通沥青混合料具有更优秀的排水性能,但劈裂加载和单轴压缩加载方式下测定的强度性能稍劣于普通密级配沥青混合料。     

改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料性能研究

为了评价改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料的性能,应用了就地冷再生混合料的配合比设计程序,包括原材料选择、级配设计和性能评价.专用于就地冷再生的改性乳化沥青采用了复配技术和改性剂SBR胶乳,新集料用于调整RAP级配,基于不同改性乳化沥青和水泥含量的性能试验,确定了最佳改性乳化沥青和水泥含量;同时,对通车1a后的再生路面进行了跟踪观测,推荐了用作面层的乳化沥青就地冷再生混合料的性能评价标准.结果表明,改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料具有较好的强度性能、水稳定性和高温稳定性,实践表明就地冷再生是一种经济有效的养护方式,具有明显的经济效益和社会效益.     

基于GTM方法的沥青混合料压实特性分析

借鉴SHRP Superpave沥青混合料设计中密实曲线的分析方法,对比粗、细两种级配沥青混合料的密实曲线,分析集料级配和沥青用量对GTM设计沥青混合料压实特性的影响,提供了一种基于现场压实性能的优化集料级配的方法。     

不同成型工艺对水泥乳化沥青性能影响研究

为扩大水泥乳化沥青的使用,结合马歇尔击实试验,考虑混合料拌料顺序和击实次数2个工艺参数,对乳化沥青的成型工艺进行研究。最终确定水泥乳化沥青合理制备工艺为:将乳化沥青与粗、细集料先拌和均匀,再与水泥和矿粉进行拌和,采用双面击实50次,待延迟到水泥初凝时再双面击实25次,最后成型混合料试件。试验路段性能结果表明,按照该成型工艺施作路段的高温性能和抗水损害性能表现良好,路面压实度也满足规范要求。     

基于颗粒堆积理论的沥青混合料细观结构特性研究

为研究颗粒级配对沥青混合料细观结构的影响,通过颗粒堆积理论建立颗粒级配评价指标干涉系数,采用计算机断层扫描(CT)技术对不同级配、不同压实次数和不同成型方式(马歇尔击实、旋转压实)的沥青混合料试件进行扫描并三维重构,结合数字图像处理技术,获取沥青混合料内部空隙空间分布和颗粒之间接触关系,采用分形理论计算三维空隙体积分布和空间位置分布分形维数,最后分析干涉系数与三维空隙分形维数和颗粒接触关系之间的联系。结果表明:在2种成型方式下,对于大孔和中孔,随着压实次数的增加,空隙数量呈现先增加后减少的趋势,并且大孔的平均空隙体积不断减小,中孔平均空隙体积不断增大;对于小孔和微孔,随着压实次数增加,空隙数量不断增加,平均空隙体积没有明显变化;空隙体积分布连续性随着干涉系数增加而降低,空间位置分布均匀性随干涉系数增加而增强,旋转压实成型沥青混合料空隙体积分布连续性较差,空间位置分布均匀性较好;主骨架颗粒接触点数量会随着压实次数增加而增加,开级配沥青混合料(OGFC)接触点数量最多,连续级配沥青混合料(AC)最少,沥青玛蹄脂碎石(SMA)居中,接触点数量随干涉系数增加而减小。     

CRAP不同成型方法的等效压实功及强度比较

该文就试验室旋转压实成型、重型击实成型以及马歇尔击实成型3种成型方式对泡沫冷再生沥青进行研究,得出泡沫冷再生沥青在3种成型方式下的等效压实功.在等效压实功的基础上,对3种压实方式的无侧限抗压强度以及劈裂强度进行了对比分析.