空隙率对沥青混合料水稳定性与渗水性能的影响

水损坏是沥青路面主要病害之一,而空隙过大、存在渗水通道是引发水损害的主要原因之一。为了研究不同空隙率对沥青混合料水稳定性和渗水性能的影响,制备了不同空隙率的沥青混合料试件,并分别进行了饱水率试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及渗水性能试验。结果表明：沥青混合料试件的饱水率随空隙率增大而增加,且空隙率超过8%时,饱水率快速增加;残留稳定度和冻融劈裂强度比均随空隙率增大而减小;沥青混合料试件的渗水系数随着空隙率的增大而增加,且空隙率大于8%时,沥青混合料的渗水系数急剧增大。     

不同渗流形态下沥青路面结构动力响应分析

为了研究荷载-渗流耦合作用下不同渗流形态对沥青路面结构各力学场量响应的影响，进一步揭示沥青路面水损害机理，在高水压沥青混合料渗透试验的基础上，采用非线性有限元方法，模拟分析碗形分布动荷载下Forchheimer非线性渗流和达西线性渗流时饱水沥青路面内部各力学场量的变化。渗透试验结果表明：在较高水力梯度下渗流流速-水力梯度关系呈现出非线性特征，不再适用达西定律，而需应用Forchheimer非线性渗流定律描述。数值模拟分析结果表明：2种渗流形态时沥青路面结构内部各力学场量均随着车轮动荷载的作用过程表现出波动性，且孔隙水压力均随着半正弦波型荷载的变化而呈正相关关系；与达西渗流时计算结果相比，非线性渗流时上面层内正孔隙水压力的峰值高49%，沥青面层内水平方向的拉应力、压应力、拉应变的峰值分别高16%、105%、15%，且在路表产生竖向拉应力，孔隙水压力也远高于现场实测值；2种渗流形态时均在上基层底部产生竖向拉应力，在沥青路面内产生的剪应力差别很小。因此，在车轮动荷载作用下，饱水沥青路面内部形成超高孔隙水压力和高流速的非线性渗流，会产生比线性渗流更为严重的水损害，以往基于达西定律的饱水沥青路面动态响应分析低估了车轮动荷载对沥青路面水损害的影响程度。     

沥青混凝土的动水压力模拟试验

动水压力模拟试验方法是提高沥青混合料抗水损害性能需要研究的基础理论问题之一.在设计以气压传递激发沥青混凝土孔隙中水压动态变化的试验装置的基础上,通过封闭圆柱形试件的侧壁和在试件底端构造蓄水空间以引导水在孔隙中向下渗流,形成定向冲刷模式.经有限元计算发现随试件深度增加水压减小,说明半刚性基层沥青路面比排水基层沥青路面承受...     

沥青路面水损害的病害特征与机理分析

沥青路面水损害病害类型主要包括松散、坑洞和唧浆等,沥青与石料的粘附性不足和混合料空隙率过大是造成沥青路面水损害的主要原因.试验表明,集料泥土污染对沥青混合料水稳性影响显著,沥青混合料的渗水临界空隙率为7.5 %.根据试验结果,对现行规范中的某些规定和技术要求提出一些看法与意见.     

沥青路面水损害的病害特征与机理分析

沥青路面水损害病害类型主要包括松散、坑洞和唧浆等，沥青与石料的粘附性不足和混合料空隙率过大是造成沥青路面水损害的主要原因。试验表明，集料泥土污染对沥青混合料水稳性影响显著，沥青混合料的渗水临界空隙率为7．5％。根据试验结果，对现行规范中的某些规定和技术要求提出一些看法与意见。     

基于格子Boltzmann法的透水沥青路面材料水渗流模拟

为了研究水在透水沥青路面材料空隙渗流问题,应用格子Boltzmann方法(LBM),建立了二维模型,从空隙尺度模拟了由3种不同的形状(圆形、椭圆形和矩形)颗粒组成的人工多孔介质中的流体流动。研究了透水沥青路面材料的结构特征和水力学特征,以及无量纲渗透率与空隙率、形状(圆形、椭圆形和矩形)及高宽比(椭圆的长短轴之比、矩形的长宽比)之间的关系。结果表明:椭圆形状的多孔介质无量纲渗透率最大,而圆形的渗透率最小,矩形形状的多孔介质渗透率介于两者之间。当空隙率较低的情况下,空隙率对无量纲渗透率影响较小;当空隙率增大到某一值时,空隙率对渗透率的影响明显。对于椭圆形状的人工多孔介质,在相同空隙率情况下,无量纲的渗透率大致与椭圆形状的长短轴之比近似为线性关系。格子Boltzmann方法从微观机理上揭示了动水在透水沥青路面内部的输运规律,而且与传统的计算流体力学方法相比,处理复杂的边界条件比较容易,并行计算性能良好。研究成果为格子算法在相应领域应用提供了理论与实践依据。     

沥青路面抗滑试验研究

本文通过对不同级配沥青混合料在不同空隙率条件下室内轮碾成型的车辙试件进行构造深度试验，摩擦系数（摆值）试验。研究了沥青路面抗滑性与沥青混合料空隙率的关系及抗滑性的影响因素。并通过大型直道足尺试验。测定不同轴载的次数下，沥青路面构造深度与摩擦系数（摆值），探讨了不同类型沥青混合料抗滑指标随轴载次数的衰减规律。     

损伤沥青混合料渗透性模型与水稳定性试验

为研究沥青路面力学损伤与水损坏的相互驱动作用对损伤沥青混合料的渗透性和水稳定性演化规律的影响,利用由SPT(简单性能试验方法)试验得到的动态模量定义了沥青混合料损伤,并考虑试件尺寸效应,通过大量试验提出了基于超声波波速的沥青混合料损伤表征方法;通过渗透试验研究了沥青混合料损伤-渗透性模型,并通过汉堡模型试验研究了损伤和不良应力状态等对沥青路面水损坏的影响。结果表明:沥青混合料渗透性与压剪损伤呈开口向上的抛物线关系,随压剪损伤先减小后增大;沥青混合料渗透性与拉伸损伤呈Lorentzian函数关系,随拉伸损伤持续增大;损伤和不良应力状态对饱水沥青路面的水损坏有很大影响,特别是在湿热环境下;在对沥青混合料渗透性和水稳定性进行评价时应考虑沥青路面损伤对水损坏的影响,以反映全寿命周期内沥青路面性能的变化,同时要重视不良应力状态对路面运营状态的不利影响。     

沥青混合料渗水临界空隙率的试验研究

沥青路面空隙率过大而导致渗水是引起水损害的直接原因。为了保证沥青路面尽量不渗水,有必要确定其渗水的临界空隙率。文中通过试验,探讨了空隙率与沥青路面渗水性的关系,得出沥青混合料的渗水临界空隙率为7.5%。     

沥青路面水损害问题的探讨

提出沥青路面空隙率n在8%~12%之间是水损害最易发生的区域。防治对沥青路面水损害途径应严格控制混合料空隙率在4%左右,增加AASHTO T283试验要求TSR≥80%作为我国南方多雨有冰冻地区抗水害指标,并应有健全排水系统、良好压实等措施。     

沥青混合料体积参数影响因素分析

研究了马歇尔试验击实次数、短期老化、成型压实方法、成型温度几种试验条件对密级配沥青混合料体积参数的影响。结果表明:击实次数显著影响密级配沥青混合料的体积参数,随着击实次数的增加,马歇尔试件的空隙率和矿料间隙率减小,试件的沥青饱和度增加;沥青混合料老化后的体积指标变化规律与老化前一致,随着沥青混合料成型温度降低或老化,沥青混合料的矿料间隙率和空隙率增大,沥青饱和度减小,增加了沥青混合料水损坏的可能性。     

BFRP约束损伤混凝土柱轴压力学性能试验研究

为了研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)约束有初始损伤的混凝土圆柱体的轴压力学性能,对26个直径150mm、高300mm的圆柱体试件进行了轴压试验,包括24个BFRP约束混凝土试件和2个素混凝土试件。研究的主要参数是BFRP约束层数(1、3、5层)和试件初始损伤程度。其中18个混凝土试件在包裹BFRP之前分别轴压加载至3种不同的应力水平然后卸载,分别代表轻微、中等和严重损伤。试验结果表明:BFRP约束完好及初始损伤混凝土试件相比于素混凝土试件,峰值强度和极限应变均有明显提高,初始损伤会影响BFRP约束试件的峰值强度,但对极限应变影响很小。在试验结果的基础上,提出了一个修正强度模型和应变模型来预测初始损伤对BFRP约束混凝土柱轴压力学性能的影响,预测值与试验结果吻合较好。     

RAP掺量对再生沥青路面基层性能影响研究

为了探究沥青路面回收料(RAP)掺量对级配碎石基层弹性模量及渗透性的影响及其作用机理,该文采用三轴重复加载试验,分别测定不同RAP含量试件的回弹模量,并通过常水头渗透试验测定各RAP含量试件的渗透系数。在此基础上,利用X射线计算机层析成像技术(X-ray CT)分别研究了RAP含量为0~80%试件的内部结构。结果表明:随着RAP比例的增加,弹性模量也随之增加,而渗透率系数随之减小。通过对试件微观分析发现,含RAP的试件比无RAP级配碎石试件空隙率要低,这可能是导致前者有更高的弹性模量和较低的渗透率的原因之一。     

动水作用下沥青混合料空隙率演变规律分析

针对浸水车辙试验后沥青混合料试件恒重增大的现象,研究了沥青混合料在水和荷载共同作用(动水作用)下空隙率的演变规律,并分析了这种演变对沥青混合料抗水损坏性能的影响.     

沥青混合料空隙率拓扑优化研究

空隙率是沥青混合料的主要体积参数之一,直接影响到沥青路面的强度特性和路用性能。本文应用拓扑优化方法,主要研究了沥青混合料空隙率变化时其变形能的变化规律。首先模拟静力荷载作用下试件变形,得到5种不同空隙率试件的应变能与空隙率的变化情况,并基于应变能指标与强度的关系,研究了空隙率与强度的关系。研究结果表明,试件强度随着空隙率的增大而不断下降,空隙率由5%增加到30%时,应变能则由0.15627增大到0.20566,增长31.61%。本文模拟结果与大量试验结果统计分析吻合,证明了拓扑优化方法用于模拟分析沥青混合料性能具有可行性。     

城市道路沥青面层的路用水稳定性

城市道路沥青面层的水稳定性与路面的水损坏密切相关。由于施工压实度以及城市道路的特点等因素,我国城市道路沥青路面建成初期的空隙率高于设计值,处于透水临界状态,面临着严重的水损坏危险。该文采用ModifiedLottoman方法试验评价了AK13A和AK13B两种常用半开级配沥青混合料,结果显示其水稳定性随空隙率的增大而减小,路面建成初期的劈裂强度比(TSR)指标小于0.5,极易产生破坏。因此,将空隙率控制在较小水平,有利于控制我国城市道路沥青路面的水损坏。     

解决高速公路沥青路面水损害早期损坏的技术途径

该文基于沥青路面存在水损害的普遍性和危害性,结合高速公路沥青路面水损害早期破坏的形成原因,着重通过科学技术手段确定高速公路沥青路面表面层的空隙率与级配等五个方面对解决高速公路沥青路面水损害早期损坏的技术途径进行了较为深入的探讨。其成果可供同行参考。     

基于MMLS3试验的混合料离析对沥青路面长期高温性能的影响

利用小型加速加载设备（MMLS3）分别对吉珲高速沥青路面上面层（SMA-16）和中面层（AC-20）进行加速加载试验研究,在分析判断中、上面层沥青混合料沿横断方向的离析程度的基础上,通过室内加速加载20万次试验,研究不同施工空隙率离析及不同重复荷载作用次数对中、上面层长期高温车辙的影响规律。研究结果表明：施工空隙率离析对沥青路面长期高温性能影响显著;上面层和中面层对应重复加载次数下的车辙深度随离析程度的增加而增大,其中对中面层的影响更为显著;累积加载达到10万次后,路面结构材料内部出现了应力疲劳,重度离析试件的车辙发展出现突变,20万次时车辙变化率要高出无离析试件276%。     

沥青混合料水稳定性评价方法研究

马歇尔试件成型时采用不同击实次数,使试件空隙率控制在5 %～6 %这一抗水损害最不利状态下,并分别进行了浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验和冻融劈裂试验.研究表明,浸水马歇尔试验和真空饱水马歇尔试验无法模拟实际路面上空隙水受行车荷载作用对沥青膜的挤压破坏作用,不能准确地评价沥青混合料的水稳定性.而真空饱水率与冻融劈裂强度比之间存在良好的相关性,在饱水率为1.5 %～2.0 %时进行冻融劈裂试验可以较好的模拟沥青路面空隙水的存在状态和受力情况.因此,采用合理饱水率范围内冻融劈裂强度比来评价沥青混合料的水稳定性将更加可靠.     

沥青混合料水稳定性评价方法研究

马歇尔试件成型时采用不同击实次数,使试件空隙率控制在5 %～6 %这一抗水损害最不利状态下,并分别进行了浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验和冻融劈裂试验.研究表明,浸水马歇尔试验和真空饱水马歇尔试验无法模拟实际路面上空隙水受行车荷载作用对沥青膜的挤压破坏作用,不能准确地评价沥青混合料的水稳定性.而真空饱水率与冻融劈裂强度比之间存在良好的相关性,在饱水率为1.5 %～2.0 %时进行冻融劈裂试验可以较好的模拟沥青路面空隙水的存在状态和受力情况.因此,采用合理饱水率范围内冻融劈裂强度比来评价沥青混合料的水稳定性将更加可靠.