沥青混合料剪切强度显著影响因素研究

为了研究沥青混合料剪切强度的显著影响因素,通过正交试验对沥青类型、矿料级配、油石比、粗集料针片状含量和细集料棱角性五个影响因素进行分析。结果表明,在相同条件下,影响沥青混合料剪切强度程度最大的因素是矿料级配,其余依次分别是沥青类型、细集料棱角性、油石比和粗集料针片状含量。     

基于图像分析的粗集料形状特征参数及分布规律

沥青混合料的路用性能受粗集料的形状特征影响显著。为解决集料基本轮廓形状特征的测量和表征问题,通过对集料进行清洗、染色、烘干、平铺拍照等一系列试验,使用MATLAB软件编程计算,对试验采集的玄武岩粒径分别为4.75,9.5,13.2,16,19 mm的粗集料图像进行了增强、分割等处理。基于数字图像处理技术计算得到不同粒径集料的大小指标(长短轴、周长和面积)。引入形状参数指标(矩形度、形状指数和棱角性),通过集料大小指标计算了不同颗粒的形状特征参数。基于统计学方法研究了各形状特征参数的分布规律,利用线性回归模型分析了各形状特征参数与级配的相关性,并通过形状参数对集料加工和混合料级配进行了评价。结果表明:矩形度在数值上体现出较好的一致性,平均值与最大值变化幅度小,粒径为9.5 mm的集料矩形度分布更均匀;形状指数的平均值和最小值变化不明显,在数值上其差异性较大;不同粒径集料的棱角性差异性较大,棱角性大于1.20的集料颗粒较少;矩形度和棱角性与集料级配之间有着较好的相关性,而形状指数与级配不相关;矩形度和棱角性能够表征混合料级配的粗细;形状指数可以评价集料加工是否符合要求,为混合料级配范围的确定提供依据。     

开级配透水性抗滑磨耗层材料组成设计新法

开级配透水性抗滑磨耗层的材料组成国际上还没有统一的设计方法，本文在分析了有关国际上经验方法后，认为均有不足之处，为此提出了新的设计方法。该法初选的集料组成按Ⅰ法计算，沥青油石比以集料吸入的沥青油石比和集料表面形成沥青簿膜厚度的油石比相加而得，并提出了粗、细集料组成检验的正确公式和油石比的检验方法，有理论基础和实践经验，可供生产参用。     

高抗车辙中面层沥青混合料设计及应用研究

集料、沥青、级配、油石比等是影响沥青混合料抗车辙性能的主要因素,其中沥青的粘聚力和矿料颗粒之间的嵌挤力起着决定性作用。文中采用8%的岩沥青和2%的SBS改性剂配置复合改性沥青,借鉴Superpave技术成果,提出高抗车辙沥青混合料的级配范围;采用马歇尔试验方法确定最佳油石比。研究表明,高抗车辙沥青混合料施工质量易于控制,且具有良好的路用性能。     

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。     

沥青混合料非均质多层次形态特征虚拟试件的三维随机重构

为真实反映沥青混合料内部非均质(粗集料、砂浆和空隙)多层次(矿料级配)结构特性,基于离散元方法,提出了模拟沥青混合料三维细观结构的随机生成算法。采用三维离散元程序(PFC3D)内球形单元相互重叠构成不规则形状的单个集料颗粒;结合区域内多个集料的随机投放技术,建立了可考虑集料不规则形状、级配特征、集料体积含量以及空隙分布的沥青混合料三维离散元虚拟试件。研究结果表明,该算法及程序操作简便,切实可行,为沥青混合料或其他矿物质混合料空间结构重构提供了一种新途径,有效缓解制备试件样本对试验室条件以及人力物力的依赖。     

碳纤维石墨导电沥青混凝土的制备及导电性能研究

导电沥青混凝土是一种非常理想的道路融雪化冰铺装材料,对沥青、集料和矿粉等原材料进行性能试验后,计算出矿质混合料的合成级配。通过对沥青混合料的试验和计算,得到基准油石比,并对导电沥青混合料的拌和顺序加以调整,完善了导电沥青混凝土的制备工艺。而后采用四电极法测量以各导电相材料掺量及油石比制备的导电沥青混凝土试件的电阻率,分别分析碳纤维、石墨掺量及油石比对电阻率的影响,得出了最佳导电相材料掺量和油石比范围。     

超薄层沥青混凝土SAC-10矿料级配比较试验研究

针对超薄层沥青混凝土SAC-10，拟定了6条级配曲线，分别采用美国工程兵旋转击实仪(GTM)与标准马歇尔击实进行比较试验，测试试件的力学指标与体积指标，并进行对比分析。试验结果及分析表明：中断级配SAC-10是半开式粗集料断级配，这种半开式级配(含大于4．75mm颗粒占70％或65％)的特点是油石比的取值范围在4．0％～6．0％，沥青混合料的GTM试验中的GSI和GSF两个指标都符合规定，它的高温抗永久形变能力明显高于完全断级配，可用于超薄罩面层。     

基于多级嵌挤型骨架的沥青混合料配合比优化设计及路用性能评价

针对传统连续级配设计的不足,以某高速公路沥青混合料配合比设计为基础,进行多级嵌挤形式级配设计,采用马歇尔试验方法确定最佳油石比,并对最佳设计配合比沥青混合料的路用性能进行评价。结果表明,沥青混合料的毛体积相对密度、沥青饱和度随着油石比的增大而增大,空隙率与油石比则呈现相反的趋势,沥青含量对矿料间隙率的影响较小;粗级配矿料形成的密实结构需要较多的次集料及沥青填充,一般通过调整粗集料比例可获得最佳密实状态;随着沥青含量的增大,混合料的流值增加量略有提高,沥青混合料的高温抗变形能力降低;该工程不同面层最佳油石比分别为5%、4.8%、4.2%,采用多级嵌挤级配设计获得的级配具有较好的路用性能。     

沥青混合料抗车辙能力优化设计

对沥青混合料的抗车辙性能进行优化设计,设定骨架密实和设计8%空隙率2个优化条件,据此提出新型矿料级配设计方法--分级掺配法.矿料成型采用改进的干捣实方法,根据集料分界点分2步逐级掺配集料,粗集料部分每级集料掺配比例依据骨架判断公式和高斯拟舍结果得出,细集料部分每级掺配比例依据高斯拟合结果得出,进而确定粗细集料各自总的质量百分率,由此得到一条骨架密实型级配曲线,并进一步按照优化务件确定油石比.用成型试件对混合料沥青膜厚度、矿料间隙率、空隙率、动稳定度等各项性能指标进行验证,结果表明沥青混合料抗车辙性能较好,功能化设计方法能有效地改善沥青混合料的性能.     

沥青混合料空隙率影响因素的灰关联分析

基于几种不同沥青材料及级配类型的沥青混合料马歇尔试验数据,利用灰关联分析法分析了矿料级配、沥青原材料的性质、沥青质量分数、毛体积密度、吸水率等指标对沥青混合料空隙率的影响程度,并得出各相关因素对沥青混合料空隙率影响程度的排序结果。研究结果表明:灰关联分析法用于分析诸因素对空隙率的影响能获得较好的结果。基于灰关联理论的排序结果表明:沥青质量分数是影响空隙率最主要的因素,粒径小于0.075 mm细集料颗粒尽管在沥青混合料中所占的分量很少,但其影响程度却很高,因此,级配中应注意粒径小于0.075 mm颗粒质量分数的重要作用;吸水率值的大小既反映试件的密实程度又反映对有效沥青含量计算的准确性,也是影响空隙率的重要因素。     

基于数字图像处理的粗集料颗粒分布分析

利用数字图像处理分析了粗集料颗粒的大小分布.对沥青混合料采用VB编制了有针对性的数字图像处理(DIP)程序,使用大小修正因子将DIP获得的颗粒尺寸转换为可与实际方孔筛尺寸相比较的尺寸,并将DIP获得的面积级配转换为质量级配,采用质量级配比较了DIP与传统方法获得的级配曲线.     

温拌橡胶沥青混合料性能研究与级配优化

通过车辙与冻融劈裂试验,分析了DAT-H5温拌橡胶沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,提出以集料及其级配为研究对象的级配优化方法.分析了粗集料类型对橡胶沥青混合料可压实性、高温稳定性和水稳定性的影响;结合温拌橡胶沥青混合料的特异性,对ARAC-13级配进行调整优化.研究结果表明,提高温拌橡胶沥青混合料的高温稳定性和水稳定性措施有:根据集料与胶结料配伍性,合理选择粗集料类型;适当提高9.5 mm及以上大粒径集料用量,并以橡胶沥青与矿粉组成的沥青胶浆填充集料空隙,可降低油石质量比和VMA,有效控制空隙率.     

沥青混合料集料离析特征分析

针对AC-20型沥青混合料,通过现场测定成形沥青混凝土面层的PQI密度、构造深度、芯样密度,并对芯样进行了级配分析和计算其空隙率,证明了无核密度仪PQI应用于沥青混凝土面层密度检测是可行的和可靠的.在此基础上.提出了表面致密、无离析、轻度离析、严重离析等类型沥青混合料集料离析的路面空隙率、密度、油石比、构造深度、级配等技术特征,并对沥青混合料集料离析程度提出了分类标准.     

模拟沥青混合料集料的多面体颗粒随机生成算法及程序

为了真实反映沥青混合料中集料的形状、级配及排列,准确模拟其复杂的几何特征与物理性质,提出了模拟沥青混合料的多面体随机生成算法,介绍了算法实现过程中的关键技术问题及程序设计。该算法不仅考虑了矿料级配、颗粒分布的随机性,多面体区域生成及级配的检验与确定,而且考虑到几何与物理参数的转换问题,解决了沥青混合料集料空间结构重构的关键问题。研究结果表明:该算法及程序操作简便,切实可行,为沥青混合料或其他矿物质混合料空间结构重构提供了一种新途径。     

基于连续级配的粗集料间隙率均匀试验研究

为进一步认识级配变化对粗集料间隙率VCA的影响,基于振动压实方式对连续密级配粗集料部分以振动频率和振动时间作为试验参数进行试验研究,试验采用3因素、15水平均匀设计方案进行。试验及回归分析表明,连续密级配矿料空隙率的大小主要取决于矿料自身性质(粒径、几何形状、表面性质),级配变化对空隙率的影响最大幅值不超过3%,无法通过调整级配而使矿料空隙率或沥青混合料矿料间隙率(VMA)发生较大改变。试验研究证实了采用振动压实试验进行粗集料间隙率研究的方法可行。     

贝雷法设计级配对沥青稳定碎石基层混合料性能影响研究

为研究密级配高性能沥青稳定碎石基层混合料,本文使用贝雷法对沥青稳定碎石基层混合料进行级配设计,并系统分析了级配对沥青稳定碎石基层混合料性能影响。采用贝雷法设计三组沥青稳定碎石基层混合料级配,确定了各档集料之间的掺配比例;系统研究分析了三组级配对沥青稳定碎石基层混合料性能的影响规律,当油石比为3.5%,级配2的稳定度为22.4kN,流值为3.9mm,其性能最优。     

聚酯纤维沥青混合料级配设计的理论方法

应用分形理论,推导出聚酯纤维沥青混合料粗、细集料级配设计的数学模型。根据颗粒填充特性,计算出粗、细集料各级筛孔的理论通过率。将粗、细集料分别看作一个整体对其级配进行设计,在保持集料总比表面积基本不变的情况下,建立在实际设计中粗集料级配调整设计的数学模型。根据数学公式,得出3种不同的设计级配。结果表明,粗集料占74%,细集料占15.2%,填料占10.8%;对于掺量为0.2%的聚酯纤维沥青混合料而言,级配1和级配2的体积参数不满足规范要求,级配3的体积参数均满足规范要求,是最优级配组成。     

粗集料性能对沥青混合料高温性能的影响

为明确沥青混合料中粗集料的表面特性及几何形状对高温性能的影响机理,进而为集料选择及性能评定提供参考,结合当前沥青混合料高温性能的研究状况,通过大量室内试验,分析了粗集料表面纹理、棱角性、扁平颗粒含量对沥青混合料高温性能的影响.研究结果表明:粗集料表面纹理与内摩擦角、动稳定度呈线性关系,表面纹理越大,动稳定度越高;平均棱角性系数大于14.5%时,沥青混合料动稳定度提高幅度明显;粗集料扁平颗粒含量越高,其混合料的高温稳定性越差,同时不同级配条件下,扁平颗粒含量对混合料高温性能影响程度不同,骨架型级配最为敏感.     

废花生油再生沥青混合料路用性能研究

选用市政道路现场铣刨废旧沥青混合料,通过室内掺加新鲜沥青和废花生油,优化AC-25C目标级配的最佳油石比。废旧沥青混合料的掺加比例为30%,油石比分别为2.1%、2.5%、2.9%和3.3%(油石比为新鲜沥青占废旧沥青混合料和新添加集料的总重量的比值),废花生油的掺加比例根据老化沥青的恢复效果确定。在最佳油石比下,通过车辙试验和水稳定性试验评价废花生油再生沥青混合料的路用性能。结果表明废花生油的添加能有效恢复废旧沥青混合料的路用性能。