CAVF法用于大粒径沥青混合料配比设计的研究

采用粗集料骨架空隙体积填充法(CAVF法)设计了公称最大粒径为31.5 mm的大粒径沥青混合料CAVF30,采用大马歇尔配合比设计方法确定了CAVF30的最佳油石比,并对CAVF30进行了路用性能检验。结果表明采用CAVF法设计的大粒径沥青混合料能形成骨架-密实结构,具有优良的高温稳定性、耐疲劳性能、低温抗裂性能和水稳定性。     

冷拌半柔性路面材料基体设计

该文以自主研发的新型SBR复合改性乳化沥青作为胶结料,采用CAVF法、液体裹附试验和修正马歇尔试验设计出冷拌半柔性路面材料的基体,经强度和排水性能测试,所设计的3种基体材料的强度符合要求,均达到目标设计空隙率,且有效空隙率较多,具有优良的排水性能,可以保证水泥砂浆的灌入。     

不同空隙率排水性沥青混合料宏观性能与微细观空隙结构研究

为了兼顾排水性沥青混合料排水性能与耐久性能,在JTG F40-2004推荐的OGFC-13矿料级配范围内选取5种级配,使得5种级配排水性沥青混合料空隙率为18%～24%,针对室内试验试验研究不同空隙率排水性沥青混合料力学性能、路用性能、疲劳性能,基于X-Ray CT的无损检测技术获取排水性沥青混合料内部的细微观空隙形态,采用平均空隙直径、空隙级配未评价指标,研究不同级配排水性沥青混合料的微观空隙分布特征,最后建立排水性沥青混合料细微观空隙结构与其宏观路用性能之间的关系。结果表明,9.5、4.75、2.36 mm这3种筛孔通过百分率与空隙率的相关性最好;在20%～21%空隙率时排水性沥青混合料的动稳定度达到峰值,抗弯拉强度、弯曲应变、浸水马歇残留稳定度、冻融劈裂强度比及各应力水平下的疲劳寿命随着空隙率增大而减小;排水性沥青混合料空隙体积测算的平均空隙直径为6.8～10.3 mm,表面积测算的平均空隙直径为8.8～13.4 mm,直径大于4 mm的空隙数量占总空隙数量的75%以上。建议排水性沥青混合料适宜的空隙率为20%～22%。     

级配对表面层沥青混合料路用性能的影响分析

采用现行规范推荐法、Superpave法、主骨料空隙填充(CAVF)法和SAC法确定了6种级配,通过对不同级配的表面层沥青混合料路用性能的比较,分析了路用性能与级配的相关性。研究表明:公称最大粒径大的沥青混合料能获得较高的动稳定度和较大的抗剪强度;对于提高沥青混合料的低温性能,级配所发挥的作用非常有限。对于如何提高沥青混合料的低温抗裂性,还需从材料方面考虑(如沥青种类、掺加改性剂等);在设计空隙率范围内,沥青混合料的抗水损害的能力与级配相关性不大,主要与集料和沥青本身的物理化学性质有关。     

基体沥青混合料的体积参数对半柔性路面材料的性能影响分析

基体沥青混合料体积参数是半柔性路面材料设计的重要指标,它关系到半柔性路面的各项使用性能.通过体积法设计了不同空隙率以及相同空隙率、不同孔结构的基体沥青混合料,并且对不同龄期半柔性路面材料进行了力学性能和路用性能的试验,然后与普通沥青混合料的性能进行比较,分析研究基体沥青混合料的空隙率和孔结构对半柔性路面材料性能的影响规律.研究结果表明:随着基体沥青混合料空隙率的增加,半柔性路面材料的力学性能明显提高,路用性能有所改善;对相同空隙率、不同孔结构的基体沥青混合料,均匀级配设计的力学性能和路用性能优于连续级配设计.采用30%空隙率均匀孔结构基体沥青混合料制备的半柔性路面材料,7 d马歇尔稳定度高达17.69 kN,7 d劈裂强度达到6.32 kN,残留稳定度和冻融劈裂强度比均超过100%,动稳定度达到30 000次/mm以上,低温抗弯拉劲度模量达到6 486 MPa,抗压回弹模量模量达到2 812 MPa.     

胶粉沥青混合料配合比设计优化

为确定胶粉沥青混合料的最优配比方案,采用主骨架空隙填充法进行混合料级配设计,以目标空隙率作为主要控制指标,矿料间隙率、沥青饱和度等其他体积指标及马歇尔稳定度作为一般控制指标,同时对比研究了不同胶粉掺量对胶粉改性沥青混合料最佳油石比的影响效果。结果表明:采用主骨架空隙填充法(即CAVF法)进行胶粉改性沥青混合料级配设计,能有效解决胶粉颗粒对矿料骨架的干涉作用,设计级配方案最佳油石比为7.0%;胶粉掺量对混合料最佳油石比影响微小,可忽略不计。     

基于体积填充理论的大孔隙基体沥青混合料矿料级配设计研究

针对大孔隙基体沥青混合料的设计需要,提出了基于体积填充理论的矿料级配设计方法。根据逐级插捣试验设计主骨架,实测其空隙率,然后根据主骨架空隙率以及沥青混合料设计空隙率,确定细集料及沥青用量,使细集料体积、矿粉体积、沥青体积及预留空隙体积的总和等于主骨架集料空隙体积。这种方法不但能够针对不同功能需要调整设计空隙率,而且能够考虑不同地区、不同工程的矿料性质的差异性,为类似混合料的设计提供了良好的借鉴。     

小粒径沥青混合料路用性能试验研究

采用CAVF法设计小粒径沥青混合料,采用3种沥青分别成型沥青混合料.基于室内车辙试验、冻融劈裂试验、摩擦系数试验、构造深度试验、渗水系数试验评价3种小粒径沥青混合料的高温稳定性能、水稳定性能、抗滑性能和透水性能.试验结果表明:小粒径沥青混合料高温稳定性能受沥青性能影响较大,为保证混合料动稳定度大于3000次/mm,建议采用PG高温分级温度大于82℃和软化点大于85℃的高黏沥青;小粒径沥青混合料冻融劈裂强度较低,采用不同沥青制备的混合料冻融劈裂强度比TSR相差较大;混合料具有较好的抗滑性能和透水性能.     

富沥青混合料设计方法的改进

分析了富沥青混合料设计方法（主骨架空隙填充法）存在的问题及其原因，并采取措施加以改进。首先，通过推导混合料体积平衡方程，找出了实测空隙率与设计目标空隙率存在差异的原因，引入干涉系数α，改进原设计方法，从而有效消除了空隙率的差异；其次，在混合料的体积平衡方程中引进参数Vbe，实现了对VMA的控制；最后，通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验等证明了改进的主骨架空隙填充法的优越性。结果表明，用改进的主骨架空隙填充法设计出的富沥青混合料的体积指标、水稳定性、高温和低温性能均满足《公路沥青路面施工规范》的要求。改进的主骨架空隙填充法可广泛应用于设计FAC、SMA等密断级配的沥青混合料。     

废橡胶粉改性骨架密实型沥青混合料的设计方法

在主骨料空隙填充法(CAVF)的基础上,提出了废橡胶粉改性骨架密实型沥青混合料(CRM-SDAM)的配合比设计方法,即骨架嵌挤密实体积法。室内试验结果表明,采用此种方法简便可行,获得的改性沥青混合料具有适宜的体积参数和良好的高温性能及水稳定性。     

级配对橡胶沥青混合料高温性能影响研究

为研究级配对橡胶沥青混合料高温性能的影响,该文对基于贝雷法、CAVF法、经验法所设计的沥青混合料进行车辙试验和单轴贯入试验,通过贝雷法和级配分形法进行级配评价,结合级配评价指标分析级配对混合料高温性能的影响。试验结果表明:级配对橡胶沥青混合料高温性能影响显著,但CAVF法和贝雷法两种级配设计方法对橡胶沥青混合料高温性能影响不存在明显优劣,应根据实际混合料性能进行级配优选;单轴贯入模量与混合料动稳定度相关性良好;级配评价指标中,贝雷法评价参数CA值与动稳定度和单轴贯入模量相关性较好,建议使用该指标用于级配设计的优化评价。     

基于CAVF法的OGFC混合料级配设计优化与抗剥落措施

为改善依据经验选定OGFC目标空隙率的传统级配设计方法的不足,结合CAVF法选择不同的目标空隙率参数进行OGFC混合料级配设计优化,通过设定不同的空隙率参数设计不同的级配,探究其路用性能变化。同时针对OGFC混合料长期水稳定性能不佳的问题,在级配设计过程中采取了4种不同的抗剥落措施,据此对其改善长期水稳定性能的效果进行评价。结果表明,基于CAVF法设计的OGFC混合料几项关键指标均满足要求,但不同空隙率参数下的级配性能有明显的变化,设计时应考虑不同的空隙率参数进行比对优选。从改善长期水稳定性能的效果来看,添加消石灰或者Zycosoil抗剥落剂的效果较好。     

OGFC沥青混合料水稳定性能试验研究

为了研究多空隙沥青混合料的水稳定性能及其影响因素,采用2种沥青,通过标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,分别分析OGFC—13及OGFC—16的水稳定性能。结果表明：良好的沥青品种能够明显提高OGFC沥青混合料的水稳定性能;随着沥青混合料空隙率的增大,OGFC的水稳定性降低,控制良好的空隙率能够保证OGFC沥青混合料的水稳定性。     

掺加橡胶颗粒的沥青混合料性能研究

通过CAVF法进行混合料的级配设计与传统的沥青混合料级配对比分析,在不同的橡胶颗粒掺量条件下研究JDAC-16的沥青混合料路用性能,试验结果表明,掺量3%的橡胶粉可以明显改善沥青混合料的高温、低温及抗水损害性能,而超过适宜掺量反而会劣化混合料的性能。     

沥青混合料空隙率与抗车辙性能临界关系研究

车辙是当前沥青混凝土路面最为突出的问题之一,而空隙率是影响沥青混凝土路面性能最为显著的要素之一,沥青混合料空隙率对其抗车辙性能影响较大.首先以影响空隙率最为主要的3个因素(压实功、沥青含量,级配结构)作为基点,设计了3种不同条件下形成不同空隙率的试验方案,然后借助于车辙仪进行室内试验,并对得到的试验结果从理论上进行了可靠性分析,最终确定了每种试验方案沥青混合料空隙率与最佳抗车辙性能的临界点,这为下一步设计出最优抗车辙性能沥青混合料级配奠定了实践及理论基础.     

基于CT数字图像处理的沥青混合料车辙试件空隙特征测定

为了研究沥青混合料标准车辙试件试验前后空隙分布特征,采用医用CT扫描设备获取了大量车辙试件图像,将图像导入Matlab图像处理软件进行图像增强处理,采用大津法(OTSU)选取全局阈值实现图像的分割。在此基础上,对比SBS改性沥青混合料和普通沥青混合料车辙试件空隙特征及其变化的差异。结果表明:采用本方法测定的空隙率均值与实验室测量的空隙率一致,并且本方法能从细观层面反映空隙分布特征。轮碾成型原始车辙试件的空隙率在轮载作用处偏小,二维平面上空隙面积在10 mm~2以下居多;车辙试验后,辙槽处空隙率大幅度下降,普通沥青混合料试件车辙深度更深,空隙数量减少更明显,空隙特征的变化主要体现在小微空隙上。     

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。     

基于贝雷法排水性沥青混合料级配设计方法研究

采用贝雷法设计排水性沥青混合料级配,并针对排水性沥青混合料的特殊性,提出采用"预留空隙率"进行整体级配设计.试验结果表明,用贝雷法设计的排水性沥青混合料可以预先控制空隙率大小并具有良好的路用性能,证明了贝雷法设计排水性沥青混合料的可行性.     

富沥青混合料的CAVF法设计

介绍了按主骨料空隙填充（CAVF）法设计富沥青混合料的步骤，着重讨论了最佳沥青用量的确定，实验研究与工程实践无靖明，根据这种方法设计的富沥青混合料在保证其他路用性能的同时，抵抗反射裂缝的能力明显高于其它混合料，适宜作旧混凝土路面上的加铺层材料。     

基于CAVF法的温拌橡胶沥青混合料性能研究

针对橡胶沥青混合料沥青用量大、拌和及施工温度高,级配多为骨架密实型的特点,提出将CAVF级配设计法运用到橡胶沥青混合料设计中,并在橡胶沥青中添加Sasobit温拌剂以降低沥青粘度;采用Superpave混合料设计法对混合料最佳油石比进行确定,并在最佳油石比下对温拌橡胶沥青混合料的高温及抗水损害性能进行研究,结果表明CAVF法对橡胶沥青混合料级配设计有较好的适用性,设计的混合料性能完全满足规范要求。