抗滑集料颗粒形状及表面纹理特性分析

为研究不同抗滑集料的颗粒形状及表面纹理特征,以玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料为研究对象,采用Matlab软件计算了3种抗滑集料的圆度值,并对3种抗滑集料的颗粒形状进行了评价;采用SEM扫描电镜试验获取了玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料的表面图像,并利用FractalFox软件对图像进行了二值化处理,计算了3种集料表面纹理的分形维数,并基于此对3种抗滑集料的表面纹理特征进行了分析。研究结果表明:黑刚玉具有最高的圆度值,即最接近于球状,有利于在车辆荷载碾压下保持稳定;金刚砂表面纹理的分形维数最高、玄武岩集料次之,黑刚玉最低,表明金刚砂和玄武岩集料具有更为发育的表面纹理,有利于与胶结材料间发生黏附。     

石灰岩用于路面上面层适用性分析

玄武岩作为机场、公路、铁路的首选石材，在中国分布稀少，费用昂贵。而石灰岩产量丰富，造价便宜。文中对比几种抗滑表层常用集料的特性，并通过室内加速加载试验研究混合料抗滑性能，确定石灰岩用于路面抗滑表层粗集料时的长期抗滑性能能够满足规范要求。     

基于激光扫描技术的粗集料纹理粗糙度评价

采用高精度激光位移传感器对不同粗集料的轮廓进行纹理测试,建立摩擦系数和磨光值之间的联系,揭示路面抗滑性能衰减过程中粗集料形貌变化特性。结果表明:辉绿岩与玄武岩集料表面分形维数值较高,花岗岩集料轮廓分维值最小;粗集料表面摩擦系数与表面轮廓分形维数值之间呈线性正相关关系;粗集料纹理随着磨损时间增加呈现单调衰减状态,路面磨耗层粗集料在条件允许下应优先考虑玄武岩与辉绿岩集料。     

不同因素对沥青混合料抗滑能力的影响

研究了集料岩性、级配类型与粗细程度以及荷载大小三因素对沥青混合料抗滑性能的影响。集料岩性不同,沥青混合料抗滑性能衰变趋势虽相同,但抗滑能力不同;岩性相同的集料,地理区域、岩层层位、地质构造以及造岩矿物种类与含量等的差异均会引起沥青混合料抗滑性能的差异性。SMA型沥青混合料抗滑性能优于AC型,且级配越粗,沥青混合料的抗滑性能越好。加载荷重越大,沥青混合料的抗滑性能衰减越快。为保证沥青混合料获得适宜的长期抗滑性能,轻交通下,可以选用AC粗型级配;中交通下,优先选用SMA级配;重交通下,应选用SMA粗型级配以及抗滑性能优异的集料。     

辉绿岩沥青混合料在贵州惠罗高速公路的应用研究

结合贵州惠罗高速公路的实际情况,对辉绿岩和玄武岩的物理化学性质、配合比设计,以及沥青混合料的路用性能进行了对比分析。结果表明,贵州省罗甸县的辉绿岩完全满足现行规范要求;辉绿岩混合料的高温稳定性和抗滑性能比玄武岩混合料好,水稳定性相当。在玄武岩集料缺乏的地区,使用辉绿岩代替玄武岩可以带来较好的经济效益。     

高碳铬铁渣稀浆封层路用性能研究

为解决高碳铬铁渣堆存及开采石料造成的环境污染和破坏问题,以高碳铬铁渣作为集料,分别以不同粒径替代稀浆封层混合料中玄武岩,通过车辙试验、湿轮磨耗试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、摆式仪测定路面摩擦系数试验对稀浆封层混合料的抗车辙性能、抗水损害性能、低温抗裂性能及抗滑能力进行评价。结果表明：将高碳铬铁渣作为集料替代玄武岩,可明显地提高稀浆混合料的抗车辙性能、低温性能及抗滑能力,4.75 mm～9.5 mm粒径的铬铁渣影响最为显著;铬铁渣的掺入会降低稀浆混合料的抗水损害能力,随着铬铁渣代替量的增加而降低,高碳铬铁渣在稀浆封层中具有一定的适用性。     

特殊路段沥青路面抗滑性能修复技术工程应用

为改善长大纵坡、急转弯以及互通立交等特殊路段沥青路面的抗滑性能,提升行车安全性,以双组份环氧树脂胶砂为粘结材料,以单一粒径彩色陶瓷颗粒和玄武岩骨料为抗滑骨料的薄层结构抗滑修复技术进行工程应用验证,采用摆式摩擦仪和手工铺砂法,以摆值BPN与构造深度为指标评价了抗滑性能修复效果。检测结果表明,经环氧-陶瓷颗粒与环氧-玄武岩抗滑薄层修复后的沥青路面,其摆值BPN与构造深度增大明显,抗滑性能提升显著。基于工程验证,提出了薄层抗滑结构的施工工艺与应用于薄层抗滑结构的双组份环氧树脂黏结材料、彩色陶瓷与玄武岩颗粒抗滑骨料的技术要求。     

路用粗集料抗滑耐磨性能衰减规律试验研究

为探索沥青面层路用粗集料抗滑耐磨性能衰减规律,测试了石灰岩、硅质石灰岩、辉绿岩和玄武岩等4种常用粗集料的主要物理力学性能,并在粗集料洛杉矶磨耗试验和粗集料磨光值试验的基础上,探究了该4种粗集料的磨耗值和磨光值衰减规律。结果表明:粗集料坚固性(质量损失率)越小,压碎值越小,相应的粗集料磨耗值越小,磨光值越大,粗集料的坚固性和压碎值与磨耗值和磨光值一样,具有一致的抗滑耐磨趋势,也可以反映粗集料抗滑耐磨性能;粗集料的磨耗留存率均随着转数的增大而减小,并成一定的线性规律,且初始磨耗留存率越小,磨耗衰减速率越快,采用一元线性回归方法对试验数据拟合,建立的粗集料磨耗衰减方程对粗集料磨耗衰减曲线拟合良好;粗集料磨光衰减速率前期衰减较快,但随着磨光轮数的增加,粗集料磨光衰减速率逐渐减小,最后趋于零,且粗集料的磨光值衰减曲线接近非线性指数函数曲线。     

露石混凝土长期抗滑性能研究

为探究露石混凝土的长期抗滑性能,基于室内加速磨耗试验,针对不同的集料类型、集料级配、集料粒径,测试磨耗前后以及不同磨耗时间的构造深度、抗滑值,研究了露石混凝土长期的抗滑性能及抗滑性能的衰减规律.试验表明:酸性集料(如花岗岩)较碱性集料(如石灰岩)具有更优异的长期抗滑性能;单一粒径的集料的长期抗滑性能优于级配集料;粒径越大,长期抗滑性能越优良;露石混凝土的抗滑性能优于SMA等沥青混合料,特别是酸性集料的露石混凝土;构造深度0. 8～1. 2 mm时,抗滑性能最优.     

基于差异磨光的沥青路面抗滑性能研究进展

为保证道路行车安全,沥青路面上面层一般要求采用具有优异抗磨光和抗磨耗性能的集料.但随着中国公路建设速度的提升及优质石料资源的不断消耗,利用优劣集料间的差异磨光特点铺筑高抗滑沥青路面表层的理念逐渐引发关注.该文概述了路表常用粗集料的材料特性及复配沥青混合料的组成设计,介绍了不同天然集料、固体废物、人造集料复配沥青混合料的抗滑性能,分析了差异磨光的原理与磨光检测设备,剖析了现有研究存在的问题,并进行了展望.     

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。     

沥青路面抗滑磨耗层水损害的原因与对策

根据课题组几年来关于抗滑磨耗层水损害问题的研究成果,阐明了水损害的主要和次要原因及相应的对策,指出酸性集料与沥青的粘附性差和层厚偏薄都不是主要原因,水损害的根源也不在AK型混合料本身。只要针对原因采取相应对策,用花岗岩集料也能铺出无水损害的路面,否则用玄武岩集料,甚至用改性沥青,或加大层厚的措施,也不一定能避免水损害。推荐了改进型混合料级配GAC-16和GAC-16C。指出集料密度对混合料空隙率有重大影响,这是多年来一直被忽视的问题,应引起人们对最大密度级配理论公式的重新认识。列举了用花岗岩集料代替玄武岩集料节省1 600万元的成功例子。     

不同玄武岩掺量对沥青混合料抗滑性能影响研究

为深入分析不同玄武岩掺量的沥青混合料抗滑性能衰变规律,以贵州安顺地区的玄武岩和石灰岩为研究对象,进行AC-16型沥青混合料级配设计。利用加速加载试验仪对不同玄武岩掺量的沥青混合料进行室内抗滑试验,分析不同水流量和荷载对沥青路面抗滑性能的影响,试验结果表明掺玄武岩试样的摆值下降程度比纯石灰岩方案的小。此外,采用国际摩阻指数IFI评价沥青路面的抗滑性能衰变规律,5种方案在前3小时内均可以满足抗滑性能要求,且方案一和纯玄武岩方案的抗滑性能明显优于其他三组的抗滑性能,说明合理的玄武岩掺量能提升沥青混合料的抗滑性能。     

薄层环氧抗滑铺装材料加速加载试验研究

通过室内加速加载试验研究水泥混凝土桥面薄层环氧抗滑铺装材料的使用性能。设计的加速加载试验可模拟反复行车荷载对薄层环氧抗滑铺装材料产生的表面磨耗、集料松散脱落以及由于层间黏结不足而导致的层间脱离。重点模拟了在常温和高温下,轮胎在正常行驶、加速行驶和刹车减速行驶时对环氧抗滑铺装材料使用性能的影响。试验结果表明环氧抗滑铺装材料具有优异的抗磨耗与松散掉粒性能以及层间黏结性能,可用于水泥混凝土桥面铺装。     

石灰岩集料在SMA-13沥青混合料中的应用

设计三组集料搭配:1#中粗细集料均采用石灰岩;2#中9.5mm以下粒径用石灰岩;9.5mm～13.2mm粒径用玄武岩;3#中粗细集料均采用玄武岩;分别用以制备1#、2#、3#SMA-13沥青混合料.对集料的抗压碎特性和所制备混合料的路用与力学性能进行测试分析,对比研究了石灰岩集料在SMA-13中的应用特性.     

沥青路面抗滑性能影响因素研究

为研究沥青路面抗滑性能，利用室内小型加速加载设备对3种集料类型、3种级配组成的沥青混合料的抗滑指标BPN和构造深度的衰变规律进行研究，并通过温控箱模拟路表温度，分析了相同混合料在不同温度下BPN值的差异。结果表明：1)集料类型显著影响沥青路面的抗滑性能及衰变趋势，若集料的磨光值越大，磨耗值和压碎值越小，则沥青混合料BPN值衰减速率越小，衰减终值越大；2)沥青混合料级配对构造深度的初值和终值均有较明显影响，级配稳定程度决定了BPN值的衰减幅度和衰减速率；3)温度影响着沥青混合料的材料性能，若温度升高，则使材料性能降低、混合料BPN值呈下降趋势。由此可知，沥青路面抗滑性能受多方面因素的影响，在改善其性能时须考虑相关因素的耦合作用。     

玄武岩纤维增强BRA改性SMA-13沥青混合料路用性能研究

布敦岩沥青(BRA)和玄武岩纤维具有较好的路用性能,能改善沥青混合料的性能。文中综合利用两者的优势,开展玄武岩纤维增强BRA改性SMA-13矿料级配设计及路用性能试验研究,确定BRA及玄武岩纤维的最佳掺量分别为3%、0.3%;试验结果表明,与SBS-SMA-13沥青混合料相比,在BRA及玄武岩纤维最佳掺量下,BRA-MA-13混合料的高温抗车辙、水稳定性、抗渗及抗滑能力均得到改善,但低温抗开裂能力略有下降,BRA与玄武岩纤维的掺入能增强SMA-13的路用性能。     

基于级配设计的沥青路面抗滑性能影响因素研究

通过测定不同级配AC-13C型沥青混合料的横向力系数,采用统计学分析法研究了不同粒径集料对沥青路面抗滑性能的综合影响;采用"逐步法"的多元线性回归分析结果表明13.2mm粒径集料对沥青路面抗滑性能的影响最大,但由于不同集料之间具有一定的相关性,多元线性回归无法准确判别其他粒径集料对沥青路面抗滑性能的影响;采用主成分分析法对不同粒径集料提取主成分以消除各粒径集料间的线性相关性,并以获取的主成分为自变量、横向力系数SFC为因变量进行一元线性回归分析,结果表明提取的主成分与横向力系数具有优良的线性关系,说明利用主成分分析法结合线性回归分析可探索不同粒径集料对沥青路面抗滑性能的综合影响。     

基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能研究综述

沥青路面纹理形貌是影响道路抗滑性能的重要因素,而路面纹理具有自相似分形特性,因此借助分形特性实现路面纹理量化,对研究路面纹理与抗滑性能之间的联系具有重要意义。从宏观和微观这2个层面总结了沥青混合料纹理和集料纹理的单重、多重分形特性相关研究;分析了分形理论在路面抗滑级配设计和抗滑集料筛选中的应用,总结了基于分形理论的多种抗滑级配设计模型,提出了基于分形理论的集料优选新思路;对比分析了分形理论与参数统计法、力学解析法及有限元模拟法在路面抗滑性能预测中的结合应用。研究结果表明:分形分析为路面纹理描述提供了新思路,但其分析方法仍未突破关键瓶颈,在模型精确性、标准化、系统性方面仍有一定限制;分形理论与抗滑级配设计和抗滑集料筛选的结合应用仍处于探索阶段,需进一步加强设计方法的合理性研究,验证其在实际工程中的适用性;横向对比各类基于纹理分形特性的抗滑预测模型性能,结果表明,有限元模拟预测模型在实际应用中能更准确地还原复杂条件下的胎-路接触状态,更具发展潜力。展望了基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能的未来研究方向,主要包括多尺度的纹理分形特征与抗滑性能的关联规律、实际工程分形参数判别标准,以及基于分形理论的智能抗滑预测体系构建。      

超薄抗滑磨耗层结构组成的优化设计

基于当前中国超薄抗滑磨耗层存在结构设计不合理的现状,该文从结构的级配组成和粉胶比分别对Novachip-13混合料性能进行了优化设计研究。研究表明:Novachip-13型超薄抗滑磨耗层的粗集料内部比例对混合料的路用性能影响不显著,而粗细集料比例及粉胶比影响显著,建议在设计时严格控制粗细集料比例,同时这一结论在工程实例中得到了验证。