基于超标准(高温重载)试验条件的抗车辙沥青混合料优化设计研究

为研究超标准(高温重载)条件下沥青混合料的抗车辙性能，以及优选适用高温特重荷载路段的抗车辙沥青混合料配合比，通过改变车辙试验温度与荷载工况进行车辙试验，模拟路面实际受到的高温与重载。选取矿料种类、沥青种类、抗车辙剂NRP掺量、级配类型4个因素，使用正交试验设计法设计车辙试验方案，使用动稳定度评价沥青混合料抗车辙性能的优劣。通过极差分析得到不同因素的影响程度大小，确定优选组合；通过多元回归分析法，拟合3种沥青混合料的动稳定度与抗车辙剂NRP掺量、级配类型、温度和荷载因素之间的关系。试验结果表明：4个影响因素在超标准(高温重载)条件下对沥青混合料的高温稳定性影响程度大小排序为NRP掺量>级配类型>沥青种类>矿料种类；抗车辙沥青混合料最优组合为玄武岩矿料、SMA-13级配、1.5%NRP掺量、SBS改性沥青；多元回归关系式经验证，拟合效果较好。     

高温地区高速公路沥青路面早期车辙成因分析

为深入了解和分析高温地区沥青路面早期车辙形成的原因,以中国南方某高速公路为依托,通过对路面车辙及其发生层位、沥青层空隙率、层间粘结效果现场检测调查,并对沥青混合料矿料级配和油石比、动稳定性进行室内试验,综合分析各技术指标对路面早期车辙形成的影响。结果显示,沥青路面发生早期车辙的主要原因是沥青混合料抗高温性能差和结构层层间粘结效果不佳,导致路面结构整体抗车辙性能下降,在高温季节,由车辆荷载短时间作用后引起变形。     

不同温度沥青混合料动稳定度试验研究

温度是造成沥青路面车辙病害的直接因素。阐述沥青路面车辙病害的影响因素,指出温度的重要性,以常用面层混合料类型SMA-13及AC-13沥青混合料为研究对象,研究不同温度(20~70℃)下沥青混合料动稳定度的变化规律。研究结果表明:沥青路面动稳定度随温度的升高呈下降趋势,且温度越高沥青路面动稳定度下降就越快,温度超过65℃时,SMA-13及AC-13沥青混合料的动稳定度皆不满足要求,当温度小于50℃时,2种混合料的动稳定度下降较缓慢,温度大于50℃时,2种混合料的动稳定度急剧下降,且AC-13沥青混合料的抗高温能力不及SMA-13沥青混合料的;应将沥青路面的温度控制在50℃以下,从而可会大大减少沥青路面的车辙病害。     

沥青混合料抗车辙性能的灰色理论分析

基于对秦巴山区内公路沥青路面车辙病害成因的调查与分析,通过室内模型试验和对已有研究成果的总结,利用灰色理论分析了不同影响因素对沥青混合料抗车辙性能的影响程度,并建立了以沥青用量、碾压次数及级配类型等因素为参数的沥青混合料抗车辙性能预估模型。研究结果表明:沥青混合料的集料粗细程度与分形维数成反比,集料越细,其分形维数越大,反之越小;沥青用量对沥青混合料抗车辙性能的影响程度最大,级配类型和温度次之,碾压次数的影响最小;沥青混合料抗车辙性能的主要影响因素为沥青用量、集料级配类型及温度;基于材料组成和外界环境因素建立的沥青混合料抗车辙性能预估模型为沥青路面抗车辙设计提供了依据和手段。     

小粒径排水型超薄罩面路用性能研究

通过车辙试验、小梁低温弯曲试验、冻融劈裂试验和渗水试验分别评价小粒径排水型超薄罩面的高温稳定性、低温抗裂性能、水稳定性和排水性能。结果表明,级配类型对小粒径排水型超薄罩面高温稳定性的影响显著,粗型级配PAC-1的动稳定度远大于细型级配PAC-2,同时其车辙深度小于PAC-2型细级配;4种沥青混合料的极限弯拉应变相差较小,且均符合规范要求;高粘沥青结合料出色的粘附能力有效增强了沥青与排水集料之间的抗剥落能力,水稳定性能表现优异;粗型级配PAC-1沥青混合料内部的连通空隙率大于细型级配PAC-2,排水性能更好。     

以剪切模量为控制指标的级配设计方法

通过对散体力学剪切模量公式的分析,提出以剪切模量为控制指标的沥青混合料级配设计方法,在设计步骤中充分考虑粗集料的剪切模量而不是以最小间隙率为控制指标,提高了沥青混合料的抗剪切性能,解决了沥青混合料出现高温稳定性不足易发生车辙病害的问题。新方法设计出的级配以粗集料形成抗剪骨架,细集料充分填充,最终形成骨架抗剪密实结构。通过室内试验比较分析,其高温稳定性和水稳定性优于比较级配,低温抗裂性满足规范要求,证明了以剪切模量为控制指标的级配设计方法,可以提高沥青混合料料的高温稳定性,减少高速公路车辙病害的发生。     

用于高温多雨地区重载高速公路的AC-20级配设计研究

为了提高AC-20沥青混合料的抗车辙能力,以逐级填充和粒子干涉理论为基础,分析了骨架密实型沥青混合料中粗、细集料和填料的比例,得出AC-20级配曲线计算公式,计算出AC-20沥青混合料抗车辙型级配范围,并结合碎石场的生产实践对计算出的级配进行适量调整。研究结果表明,考虑正常的施工偏差,本文提出的AC-20级配范围始终处于骨架密实结构,具有优良的高温稳定性,采用70号沥青的动稳定度接近3 000次/mm,可以应用在我国高温多雨地区重载高速公路的中面层中。     

针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响

沥青混合料高温稳定性影响因素诸多,包括集料性状、沥青性能和矿料级配等,通过室内试验定量分析了集料针片状颗粒含量对沥青混合料动稳定度的影响规律,同时,对沥青性能和矿料级配对沥青混合料高温稳定性的影响进行了实验分析,结果表明,当针片状颗粒含量小于14%时,对沥青混合料的高温稳定性影响减缓;选用改性沥青和粗型、“S”型级配能...     

DOMIX改性沥青混合料特性试验研究

对Domix沥青混合料及SBS改性沥青混合料的高温、低温、疲劳性能进行对比试验,探讨2种混合料在极端温度、重载下不发生车辙时的动稳定度控制标准,分析2种混合料对其动稳定度控制标准的适应性。试验结果表明:沥青路面上面层的抗车辙性能对沥青路面整体的抗车辙性能影响最明显;Domix沥青混合料低温性能及疲劳性能低于SBS改性沥青混合料。为平衡Domix沥青混合料低温及疲劳性能,基于其高温性能,提出Domix复掺改性的建议。     

沥青路面切块车辙试验的必要性探讨

现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052—2000)中,沥青混合料车辙试验(T0719—1993)方法不能很好的与路面实际的高温抗车辙能力情况相符,利用现场切割试件进行车辙试验,可以检验路面铺筑的实际情况,不仅能直观反应沥青混合料级配类型和路面材料的抗车辙能力,还可以反应沥青层与下卧层之间的粘结情况。建议在施工质量控制过程中应以沥青路面切块车辙试验作为评价沥青混合料高温性能的依据。     

基于加速加载试验的青川岩沥青改善沥青混合料高温稳定性评价

为评价青川岩沥青对沥青混合料高温性能的改善效果,分别制备了70-A道路石油沥青、SBS改性沥青、青川岩沥青改性沥青和青川岩沥青与SBS复合改性沥青四种胶结料的沥青混合料,以1/3比例尺加速加载试验设备为基础试验平台,对"AC-10+AC-16"双层沥青混合料复合车辙试件进行高温稳定性试验,并与常规车辙试验结果进行了对比。结果表明:基质沥青经青川岩沥青改性后,其沥青混合料动稳定度约增加40%,高温稳定性得到较大程度的改善,SBS改性沥青经青川岩沥青改性后,其沥青混合料动稳定度增加5%～10%,高温稳定性改善效果不明显。不同类型沥青胶结料对沥青混合料高温稳定性贡献优劣顺序为:青川岩沥青与SBS复合改性沥青,SBS改性沥青,青川岩沥青改性沥青,道路石油沥青70-A。经青川岩沥青改性后其沥青混合料用作上面层,抗车辙性能较其作为下面层更为显著; 1/3比例尺加速加载全厚度车辙试验车辙随时间的过程曲线与等厚度常规车辙试验基本一致,加速加载试验能更准确表征沥青混合料或路面高温抗车辙性能及其性能衰减规律。     

不同中面层沥青混合料抗车辙性能研究

通过研究发现沥青路面的车辙破坏往往发生在沥青路面的中面层。基于此通过对比分析中面层材料设计时常用的三种沥青混合料的高温抗车辙试验,并通过动稳定度、相对变形、综合稳定系数三个评价指标,综合评价了三种中面层沥青混合料的高温抗车辙性能,为以后高等级沥青路面中面层材料设计提供理论指导参考。     

高等级沥青路面高温性能影响因素

针对温度对沥青混合料产生的影响,着重从矿料级配、沥青用量两方面论述其对沥青路面高温性能的影响。结合5种试验级配,采用车辙试验,以动稳定度来表征各种级配的高温性能,从而提出优化合理的解决方案,可为今后的同类工程提供参考。     

超高温地区机场沥青道面的抗车辙性能

为研究超高温重载条件下机场跑道沥青道面的抗车辙性能,通过室内超高温车辙试验,分析车辙深度在不同温度、荷载和层间接触条件下的变化情况以及沥青面层类型、厚度和结构形式对道面高温抗车辙性能的影响。结果表明:增加黏油层或采用改性沥青材料能够显著提高沥青道面在重载条件下的高温稳定性;路面结构形式对沥青面层的高温稳定性有一定影响,其中动稳定度与相对变形指标并不完全一致。     

外加剂对沥青混合料性能影响分析

沥青路面车辙产生的主要原因是沥青混合料抗剪强度不足所致,仅依赖改性沥青的粗型密级配沥青面层将无法满足路面抗车辙要求.在沥青混合料中掺加各种外加剂后,对其动稳定度进行比较、分析,表明该方法是提高沥青混合料路用性能的有效途径.     

大粒径沥青混合料路用性能研究

为研究大粒径沥青混合料路用性能,通过车辙试验、浸水马歇尔试验、小梁弯曲试验分析3种级配大粒径沥青混合料的水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性能,并对试验路段进行车辙深度与弯沉检测。结果表明:3种级配的残留稳定稳定度均大于80%,动稳定度均大于800次/mm,且随着粗集料的增多混合料的低温变形能力得到加强,但随着温度的降低,其低温抗裂性能有所下降,大粒径混合料的实际路用性能也较好。     

沥青混合料高温性能评价指标研究

为研究常规的高温性能评价指标与混合料抗剪强度的相关性,引入骨架接触度SSC和骨架稳定度S指标来表征矿料级配的骨架结构特征,对3种不同矿料级配的AC-13沥青混合料进行了60℃条件下的车辙试验、无侧限抗压试验及单轴贯入试验,分别采用动稳定度、永久变形量及抗剪强度来评价沥青混合料的高温强度性能,并对矿料骨架结构特征、动稳定度、永久变形与抗剪强度的相关性进行了分析。结果表明:①骨架接触度SSC和骨架稳定度S与混合料的抗剪强度正相关,可用来进行混合料高温稳定性的初期设计,提高混合料高温性能设计的可靠度;②动稳定度与抗剪强度具有很好的相关性,可较好地反映混合料的高温性能,但离散性较大,当两种沥青混合料的高温性能相差不大时,采用动稳定度指标来评价高温稳定性时敏感性和区分度均较低,可靠性不高,此情形下建议增加抗剪强度指标进行高温性能评价;③车辙试验的永久变形与混合料抗剪强度相关性较差,不适合用来直接评价混合料的高温性能。     

沥青混合料高温稳定性影响因素分析

沥青路面车辙是多因素综合作用的结果。本文从混合料角度分析了影响沥青混合料高温抗车辙性能的因素,并通过不同因素条件下沥青混合料高温车辙试验,分别以动稳定度和总变形量作为参考序列,对影响因素进行灰关联分析。研究认为,沥青混合料空隙率和矿料4 75mm筛孔通过率对于混合料高温稳定性有重要影响。     

抗车辙混合料在沥青路面中的应用

车辙主要是沥青路面面层强度不足，尤其是路面的抗剪切强度不足所致。由摩尔—库文原理可知，材料在外力作用下不产生剪切破坏的条件是最大剪切力不大于材料抗剪切能力。为了提高材料的抗剪能力，必须提高材料的粘聚力和调整内摩擦角。通过掺加抗车辙剂来增加粘结力的沥青混合料的动稳定度比使用基质沥青要高十几倍；通过调整优化和矿料的级配可使动稳定度提高30％-80％。优化级配并掺加抗车辙剂生产的沥青混合料用于京津路等几条道路的平交道口，取得了极为显著的效果。     

抗车辙沥青路面的设计及应用研究

在对沥青路面车辙病害及成因分析的基础上,提出按照长寿命沥青路面结构设计理论加大抗车辙沥青路面的厚度,并通过采取多级嵌挤密级配设计法进行沥青混合料级配优化设计和掺加抗车辙剂的方法对胶结料进行改性,从而综合提升沥青混合料的抗车辙性能。绥牡高速公路长大纵坡的工程应用实践表明,在加大沥青层厚度和优化沥青混合料性能的基础上,可以使路面获得良好的抗车辙性能和使用性能。