钢渣SMA-13沥青混凝土设计与路用性能研究

钢渣是炼钢企业产生的副产品,堆积如山的钢渣不仅占用大量土地、污染环境,且对钢渣本身而言也是二次资源浪费。借助SMA的设计方法,将钢渣应用于道路工程,研究钢渣SMA-13沥青混凝土的设计与制备,并进行了路用性能分析,探讨了钢渣作为筑路材料的可行性,得出相关结论。     

开级配大粒径沥青混合料LSPAM的路用性能分析

根据开级配大粒径沥青混合料LSPAM其骨架空隙结构的特性,通过对LSPAM-25、ATPB-25两种沥青混合料在路用性能进行分析,试验结果表明LSPAM具有更好的高温性能、水稳定性和耐久性,但必须采用黏结力足够高的沥青胶结料才能发挥结构整体抗力。     

AC-13C型沥青混合料级配设计

为适应高等级公路沥青路面表面层的功能要求,对常用的AC-13型沥青混合料,需结合气候特点和交通特点进行级配优化。文中对7种AC-13级配形成的沥青混合料的高温稳定性、水稳定性等使用性能进行试验研究,提出适用于湖北地区高等级公路沥青路面的AC-13C型沥青混合料的设计级配,并通过试验路进行级配验证。     

热阻式SMA-13沥青混合料级配优化

为了研究热阻式SMA-13沥青混合料中耐火碎石最佳掺量, 设计了SMA-13沥青混合料配合比方案, 即在2.36~4.75 mm集料中, 耐火碎石体积掺量为100%, 在4.75~9.5 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为20%、40%、60%、80%、100%, 在9.5~13.2 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为10%、20%、30%;研究了耐火碎石掺量对SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能的影响规律, 提出了耐火碎石最佳掺量, 并分析了最佳掺量下热阻式SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能。试验结果表明: 与普通SMA-13沥青混合料相比, 将2.36~4.75 mm集料全部替换为耐火碎石时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低约3%, 试件温度降低约1.4℃; 4.75~9.5 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低5%~10%, 试件温度降低约5.7℃, 阻热效果明显, 耐火碎石掺量超过60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能急剧衰减, 阻热效果不明显, 掺量为60%~80%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低幅度达到10%~20%, 而试件温度降低幅度不超过0.7℃; 9.5~13.2 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料10%~20%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能基本不变, 而阻热效果明显, 掺量达到20%时, 路用性能降低约13%, 试件温度降低约7℃, 耐火碎石掺量超过20%时, 路用性能急剧下降, 无阻热效果, 试件温度增加0.1℃; 基于热阻式SMA-13沥青混合料降温效果最佳原则, 建议2.36~4.75、4.75~9.5与9.5~13.2 mm耐火碎石掺量分别占同粒径普通集料的100%、60%和20%。     

不同级配对沥青混合料的力学性能和路用性能的影响

笔者对比研究了3种SMA混合料和一种AC混合料的力学性能和路用性能。结果表明，在其他条件相同的情况下，集料混合料级配的不同，沥青混合料的力学性能和路用性能呈现出显著的差异，当集料混合料级配达到最佳组成时，沥青混合料的各项力学性能和路用性能将显著提高，这不仅说明进行沥青混合料级配优化设计的重要性，同时也说明了在沥青路面工程施工中严格控制沥青混合料级配的重要性。     

Superpave法确定大粒径沥青混合料级配设计的研究

在王兰高速公路大粒径沥青碎石下面层施工实践中,采用Superpave法来设计公称最大粒径为31.5mm的大粒径沥青混合料LSAM-30,确定其最佳油石比,并对最佳油石比下的LSAM-30进行路用性能检验,结果表明,采用Superpave法设计的大粒径沥青混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗渗性。     

矿物纤维对SMA-13沥青混合料性能影响试验研究

通过室内试验,对比研究了玄武岩矿物纤维替代部分木质素纤维对SMA-13沥青混合料路用性能的影响.结果 显示:(1)玄武岩矿物纤维替代部分木质素纤维可提高SMA-13沥青混合料70℃车辙动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度以及最大弯拉应变,从而提高了混合料高低温以及水稳定性能;(2)70℃车辙动稳定度与浸水马歇尔残留稳定度随玄...     

低标号沥青混合料的路用性能

对低标号沥青、70号普通道路石油沥青和SBS改性沥青进行了沥青混合料性能试验,并对试验结果进行了对比分析.结果表明,三种不同类型的低标号沥青混合料均满足高温动稳定度、水稳定性、冻融劈裂以及低温抗裂性能的规范要求,其中低标号沥青混合料的高温稳定性能还与SBS改性沥青较为接近.并根据试验结果确定了低标号沥青的适用区域和层位,为低标号沥青的推广和运用提供了科学依据.     

高粘复合改性SMA-13沥青混合料优化设计研究

高粘复合改性SMA—13沥青混合料有着高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性以及耐久性较好的特点,是一种很有发展前景的路面材料,但其在配合比设计方面仍没有一种通用的设计方法。着眼于高粘复合改性SMA—13沥青混合料的特点,对混合料配合比优化设计进行了研究:确定了混合料组成结构类型为骨架嵌挤型结构;在SBS改性沥青中加入HVA高粘改性剂制备得到复合改性沥青,并比较其性能表现;进行配合比设计,确定了矿质集料级配类型为间断级配,并对几种级配类型进行比选,得出了最优选择;通过马歇尔试验得到了其最佳油石比,以及目标配合比设计结果。研究结果可为高粘复合改性SMA—13沥青混合料的应用提供借鉴。     

基于变i法理论的级配组成设计方法

在对最大密度曲线理论和粒子干涉理论及相关级配算法研究的基础上,提出了变i法及相应算法.通过变i法计算的集料级配与规范中AC-16,SMA-16级配和以粒子干涉理论为依据设计的嵌挤密实结构级配的比较,给出了满足AC-16和SMA-16级配的相应i值范围.结果表明：变i法的提出既考虑了各级粒径以1/2递减的情况,又考虑了各粒级不以1/2递减的级数计算情况,较好地适应了我国沥青混合料级配采用方孔筛的划分标准,更适于沥青混合料级配计算;对AC型及SMA型沥青混合料,给出了各自适宜的i值取值范围;以粒子干涉理论为依据设计的级配与变i法计算的级配相吻合,表明采用变i法设计嵌挤密实结构级配是可行的;路用性能试验结果表明利用变i法理论调整后的沥青混合料具有较高的使用品质,适宜作高等级公路沥青面层.     

30%RAP掺量再生SMA-13沥青混合料试验研究

通过对沥青路面上面层再生沥青混合料(RAP)回收处理与性能分析,进行RAP掺量为30%的再生SMA-13沥青混合料试验研究,确定最佳再生剂掺量,并与新SBS改性沥青对比分析,然后开展再生SMA-13沥青混合料的路用性能试验研究。结果显示,新SBS改性沥青与融合再生沥青的荧光图像相近,PG分级结果均为PG76-22,表明30%RAP掺量再生SMA-13沥青混合料具有优异的路用性能,仅低温抗裂能力略低于全新料SMA-13沥青混合料,但能满足冬寒区、冬冷区与冬温区的技术要求,完全可以在这3个气候分区的沥青路面上面层中应用。     

级配理论应用研究

在对最大密度曲线理论和粒子干涉理论及相关级配算法研究的基础上，提出了变i法及相应算法．通过变i法计算的集料级配与规范中AC—16、SMA—16、Sup—12．5级配和以粒子干涉理论为依据设计的多级嵌挤密实结构级配的比较，给出了满足AC—16、SMA—16和Sup—12．5级配的相应i值范围，并结合工程实例对变i法在AC—16型沥青混合料设计中的应用进行了检验．结果显示，利用该方法设计的级配，较好的满足了设计要求．同时也说明变i法能较好的适应我国沥青混合料级配采用方孔筛的划分标准及不同沥青混合料类型的级配设计要求。     

基于分形理论嵌挤结构级配设计的研究

根据集料的填充特性,提出了临界筛孔的计算系数,从理论上计算出了多级嵌挤骨架型沥青混合料集料中粗、细集料的用量.同时引入了分形理论,根据粗、细集料的架构效应和填充作用的不同,分别提出了粗、细集料级配设计的数学模型.通过计算得出了多级嵌挤骨架型沥青混合料矿料的级配曲线,并通过实验对其进行了检验.结果表明,由公式计算出的设计级配满足规范的技术要求.文中提出的矿料级配的设计方法有别于以往的级配设计方法,是一种纯理论的设计方法.     

SMA-13级配离析控制研究

离析是形成SMA沥青路面施工质量缺陷的主要原因之一。依托于沥青上面层实体工程试验路,从集料加工工艺、矿料设计级配、现场检测效果评价等方面,系统研究了SMA-13级配离析控制技术,为SMA配合比设计及施工质量控制提供参考。     

两种抗滑级配混合料设计及性能对比试验研究

选定两种抗滑类型沥青混合料AC-13K与Superpave-13,按照马歇尔沥青混合料设计方法和Superpave法成型试件得到二者的最佳级配和最佳沥青含量,根据对两种沥青混合料分别制备马歇尔试件,测定其主要参数,进行抗水损害试验和车辙试验,以了解两种沥青混合料的抗车辙性能和抗水损害性能。     

不同级配对沥青混合料的力学性能和路用性能的影响

笔者对比研究了3种SMA混合料和一种AC混合料的力学性能和路用性能.结果表明,在其他条件相同的情况下,集料混合料级配的不同,沥青混合料的力学性能和路用性能呈现出显著的差异.当集料混合料级配达到最佳组成时,沥青混合料的各项力学性能和路用性能将显著提高.这不仅说明进行沥青混合料级配优化设计的重要性,同时也说明了在沥青路面工程施工中严格控制沥青混合料级配的重要性.     

贝雷法混合料级配设计原理及级配特征

介绍了美国Robert D.Bailey先生发明的一种确定沥青混合料级配的一种方法,重点讲述了其主要设计思想和数学模型。     

多孔沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的OGFC-13马歇尔试件作为载体, 运用X-CT技术和数字图像处理技术获取了不同类型混合料试件的内部空隙分布图像, 采用分形理论研究了多孔沥青混合料的空隙分维特征, 分析了空隙分维特征与混合料路用性能的关系。分析结果表明: 多孔沥青混合料的劈裂强度随着空隙率的增加而减少, 随着空隙轮廓分形维数的增大而增大; 多孔沥青混合料的渗透系数随着空隙率的增加而增加, 随着空隙轮廓分形维数的增大而减小。采用空隙轮廓分形维数可以很好地解释多孔沥青混合料孔隙率基本一致但路用性能差异较大的原因, 可以用于分析多孔排水沥青混合料的空隙分布及其路用性能变化趋势。