海南岛AC-13型沥青混合料矿料级配区域优化研究

结合海南岛典型的热带季风海洋性气候,以AC-13型沥青混合料的矿料级配主要控制筛孔9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm和油石比组成5个因数,《沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)中AC-13型沥青混合料的矿料级配范围对应筛孔取上限、上中值、中值、下中值和下限等5个通过率作为5个水平,采用正交试验方法对AC-13型沥青混合料的矿料级配区域进行优化设计。     

骨架密实型沥青混合料级配设计研究探讨

针对沥青混合料组成结构要求,提出了对骨架密实型结构的理解和认识,结合试验测试数据对骨架密实型结构级配设计理论进行了阐述。说明骨架密实型沥青混合料以4.75mm为关键性筛孔时,4.75mm以下体积之和介于40%～45%之间;当以2.36mm为关键性筛孔时,2.36mm以下体积之和介于38%～43%。并且结合具体工程实例对骨架密实型结构级配设计计算进行了研究探讨。     

沥青种类对SMA-13级配的影响

为了研究不同沥青种类对SMA-13级配的影响,进行了武云高速复合改性橡胶沥青AR-SMA-13和中州大道整治工程SBS-SMA-13的级配、油石比、粗集料的骨架分界筛孔、粉胶比、沥青膜厚度及混合料路用性能等的对比研究。研究过程中采用贝雷法对两种沥青混合料的级配嵌挤效果进行了分析。由于复合改性橡胶沥青和SBS改性沥青的化学成分差异较大,其运动黏度和延度均差异较大。试验得出,AR-SMA-13中2.36~4.75 mm之间的碎石含量接近12%,是传统间断级配的2倍,路用性能仍然较好;AR-SMA-13中0.075 mm筛孔的通过率仅为6%,与SBS-SMA-13中0.075 mm通过率8%~12%形成显著区别;SMA-13骨架分界筛孔选择4.75 mm还是2.36 mm,对混合料的骨架嵌挤的判断是不同的,结果表明,传统间断级配理论关于SMA-13级配中2.36~4.75 mm间断是不必要的;SMA-13骨架分界筛孔建议选择2.36 mm。虽然复合改性橡胶沥青5℃延度远小于SBS I-D,但AR-SMA-13也具有较好的抗低温变形能力,低温弯曲应变与SBS-SMA-13混合料相比,差异不大;复合改性橡胶沥青运动黏度与SBS I-D改性沥青相比差异非常大,但两种级配的混合料都具有较好的抗车辙性能,SBSSMA-13比AR-SMA-13的动稳定度仅低12%,其混合料高温性能的差异远没有沥青运动黏度之间的差异大。当沥青性能差异较大时,沥青混合料的设计指标应做出适当调整,以保证沥青混合料能够具有良好的路用性能。     

数学回归法在大孔隙沥青混合料级配设计中的应用

透水型沥青路面(OGFC)是一种具有连通空隙的开级配沥青路面材料,具有排水、降噪等良好的功能性.大孔隙沥青混合料的空隙率直接影响到沥青混合料的路用性能和功能性能,而控制OGFC空隙率主要靠确定合理的关键筛孔通过率,但是对于二点通过率与空隙率的具体关系尚无深入研究.文中采用二元线性回归找出OGFC-13的2个关键筛孔通过率与空隙率的关系.研究表明,2.36 mm和4.75 mm两个关键筛孔与OGFC混合料空隙率有很好的线性关系.     

基于灰熵法的SMA-5混合料级配组成范围研究

为确定SMA-5混合料级配组成范围及关键控制筛孔,分别以2.36mm、1.18mm为粗细集料分界筛孔,采用粗集料断级配的矿料设计和贝雷法进行级配研究,结合沥青混合料体积特性与路用性能分析,借助灰关联熵法推荐出级配范围及关键控制筛孔。结果表明:2.36mm、1.18mm和0.3mm为SMA-5混合料矿料级配的关键筛孔,而9.5mm、4.75mm、0.6 mm、0.15 mm、0.075 mm为非关键筛孔;确定出SMA-5矿料各筛孔通过率范围0~9.5mm:100%;4.75 mm:98%~92%;2.36 mm:38%~28%;1.18 mm:34%~21%;0.6 mm:29%~18%;0.3mm:25%~15%;0.15mm:21%~13%;0.075mm:16%~12%。     

骨架密实型沥青混合料的设计方法与配合比实验

提出了一种新的抗车辙的骨架密实性沥青混合料级配设计方法,在粗集料级配设计时,筛除4.75mm粒径以下的细集料,以干捣实密度值为粗设计指标;采用SAC方法进行细集料的设计,得到的细集料级配较为密实。在骨架级配设计时,沥青混合料的标称粒径与0.75 mm筛孔通过率数值密切相关,0.075 mm的筛孔的通过率是会变化的,能够根据标称粒径的减小而从一定的程度上有增大的情况,从以往的施工得到的经验,在标称的粒径为25 mm的时候,0.075 mm筛孔通过率在4.5%~5.5%的范围内较为合适;在标称粒径为13 mm时,0.075 mm筛孔通过率在6.5%~8.5%的范围内较为合适。在进行抗车撤骨架密实性沥青混合料配合比设计时,以标称粒径为13 mm的骨架级配设计为例,根据马歇尔试验结果,本例设计指标空隙率为4%,毛密度值为2.444 g/cm~3,油石比为4.46%。最后对沥青混合料在拌和、运输、摊铺、碾压、养护等阶段的施工技术进行了分析,提出相关注意事项。     

排水抗滑磨耗层冷拌沥青混合料的级配设计及性能

为确定排水抗滑磨耗层冷拌沥青混合料级配,以空隙率、渗透系数、马歇尔稳定度为设计指标,并通过正交试验分析确定冷拌沥青混合料级配,评价其路用性能。结果表明:2.36mm筛孔通过率对排水抗滑磨耗层冷拌沥青混合料的影响最为显著;排水抗滑磨耗层冷拌沥青混合料的动稳定度高于7 500次·mm~(-1),低温弯曲破坏应变大于3 000(10~(-6)),冻融劈裂强度比在80%以上;OGFC-5排水抗滑磨耗层冷拌沥青混合料具备良好的路用性能。     

级配碎石基于CBR的关键筛孔合理范围确定

通过级配碎石CBR试验研究,分析了不同筛孔及其通过率对级配碎石CBR值的影响。级配碎石的CBR值随4.75mm和0.6mm筛孔通过率的增加呈上凸抛物线趋势变化,随2.36mm筛孔通过率的增加呈平卧的“S”形状变化,随0.075mm筛孔通过率的增加近似呈抛物线趋势变化。结果表明,对于最大粒径为31.5mm、n值为0.5的级配碎石而言,4.75mm、2.36mm、0.6mm、0.075mm筛孔均应视为关键筛孔进行控制;以CBR值不小于180%为控制指标,推荐关键筛孔4.75mm、2.36mm、0.6mm和0.075mm基于CBR值的通过率合理变化范围分别为37.0%~45.5%、不小于25.5%、13.5%~18.0%和3.5%~8.0%。     

多孔沥青混合料级配与骨架强度关系

通过骨架贯入试验，对多孔沥青混合料(PAC)骨架强度与不同筛孔通过率之间的关系进行了研究。并得出如下结论：(1)2.36～4.75 mm粒径大小的石料会为PAC-13混合料提供一部分骨架强度，因此混合料2.36mm通过率越高，混合料骨架强度越小；(2)4.75 mm通过率对PAC-13混合料骨架强度影响不大；(3)对多孔沥青混合料骨架强度具有最大影响的筛孔是9.5 mm筛孔，多孔沥青混合料骨架强度会随9.5 mm通过率的增长呈现出先增加后减小的趋势。骨架强度与高温稳定性具有较好的相关性，因此可以根据上述试验结果，对PAC-13设计级配范围进行改进。     

细粒式SMA-5级配组成设计研究

针对目前规范中缺少细粒式SMA-5的级配设计,分别以2.36 mm和1.18 mm作为粗细集料分界筛孔,分析了SMA-5的体积指标参数特性;通过体积指标特性分析和路用性能试验,确定了SMA-5级配的粗细集料控制筛孔及通过率;结果证明马歇尔稳定度与流值不适合作为SMA配合比设计的关键控制指标,矿料间隙率VMA及VCAmix受级配变化的影响大于受沥青用量的影响,VCADRC值随着级配的增粗略微增大,试验用混合料级配对压实功的变化不敏感,采用双面击实75次的击实标准可行,推荐以2.36 mm作为SMA-5粗细集料的分界筛孔,通过率宜控制在28%~40%范围之内。     

矿料级配对开级配沥青稳定碎石性能影响研究

针对开级配沥青稳定碎石ATPB材料组成设计中存在的问题,通过试验及理论计算,深入研究了矿料级配对ATPB混合料马歇尔性能及排水性能的影响。针对混合料设计过程常采用的设计空隙率的方法,拟合了关键筛孔通过率同空隙率之间的回归关系式,发现2.36mm及0.075mm筛孔通过率同混合料空隙率有较好的相关性。     

矿料级配对沥青混凝土体积特性及抗车辙性能的影响

以2.36mm作为粗细集料的分界筛孔尺寸,将级配曲线分为粗段与细段两部分。采用分段设计思想,依据分界筛孔的通过率设计了3种公称最大粒径沥青混凝土混合料的15种级配。通过粗集料振实试验、沥青混凝土混合料马歇尔击实与车辙试验,研究了矿料级配对混合料体积特性与抗车辙性能的影响。结果表明:级配明显影响混合料的体积参数与组成结构形态,是抗车辙性能的显著影响因素。当分界筛孔的通过率设计适当时,沥青混凝土混合料为骨架密实结构,该结构呈现最好的抗车辙性能。     

基于单轴贯入试验的AC-20级配优化

为了提高沥青混合料的路用性能,利用颗粒流软件PFC~(2D)构建了沥青混合料单轴贯入数值试验方法,阐述了沥青混合料单轴贯入数值试验中试验条件的模拟方法和模型参数的取值,结合实体工程中AC-20室内单轴贯入试验评价了其可靠性。选取不同的原材料得到3组模型参数,基于单轴贯入数值试验研究了模型参数取值、粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律。最后,通过室内单轴贯入试验确定了关键筛孔最佳通过率范围,提出了以抗剪强度最大为原则的AC-20矿料级配,并验证了其路用性能。结果表明:单轴贯入强度模拟曲线与室内实测曲线基本吻合;单轴贯入数值试验模型参数的取值对最大抗剪强度时集料的比例不产生影响;五档粗集料19~26.5mm,16~19mm,3.2~16mm,9.5~13.2mm,4.75~9.5mm的比例为3∶12∶5∶10∶10,细集料级配取I=0.75时所对应的级配,粗细集料比为60∶40时,沥青混合料抗剪强度最大;建议AC-20沥青混合料矿料级配9.5mm,4.75mm,2.36mm及0.075mm筛孔通过率分别为50%~60%、34%~44%、31%~37%和3%~7%;与规范推荐级配中值相比,优化级配AC-20混合料的抗剪强度、动稳定度分别提高了25%、27%。     

基于均匀设计方法的机制砂级配优化研究

采用均匀试验设计研究了机制砂关键筛孔对沥青混合料空隙率的影响,得出了空隙率与关键筛孔的回归方程,优化了机制砂关键筛孔(0.075、0.6和2.36mm)的通过率范围。根据优化后关键筛孔的通过率范围对现行规范中的机制砂级配曲线进行优化,通过路用性能试验对优化后级配范围进行验证,结果表明优化后的机制砂级配范围是合理的。     

矿料级配对沥青含量检测结果的影响

针对沥青含量检测结果受矿料级配影响的问题,采用以比表面积估算油石比的方法研究矿料级配与油石比的关系。通过模拟级配离析取样的燃烧试验,建立油石比与关键筛孔的相关关系;通过目标级配计算沥青混合料的油石比。结果表明:沥青混合料的油石比与矿料2.36mm及4.75mm筛孔的通过率有良好的线性相关关系,且通过目标级配计算的油石比与目标油石比接近。     

钢桥面铺装浇注式沥青混合料级配性能

为研究浇注式沥青混合料级配性能,采用室内试验的方法,以沥青胶浆理论为基础,通过变动关键筛孔通过率并结合贝雷设计法3参数,研究GA10沥青混合料级配对性能的影响;通过改变沥青种类以及沥青用量,研究了不同沥青粘度和沥青用量对GA10性能的影响;通过变换集料种类,研究了集料棱角性对沥青混合料的性能影响.结果表明:在保证粉胶比相同的情况下,o.075、2.36 mm和4.75 mm筛孔通过率对GA10路用性能影响显著;使GA10级配的贝雷设计法3参数接近于推荐值范围,能够提高其高温稳定性,但低温性能同时有所下降,而且CA似乎不受推荐范围的限制,表现出越低高温性能越好的趋势;沥青胶浆的比例是影响流动性的主要原因,当0.075 mm筛孔通过率达到25％以上时,沥青粘度和含量也有显著影响;使用棱角性较强的集料能够提高GA10的高温稳定性和低温抗裂性,但流动性略有降低.     

密实型超薄沥青混合料的试验研究

选用SMA-10级配中值、中、上限均值和SAC-10中值3条级配曲线,研究了超薄沥青混合料的路用性能和使用性能.以空隙率4%为设计目标,建立了2.36 mm通过率与最佳沥青用量、宏观构造深度及摩擦系数之间的关系,并对3种级配的超薄沥青混合料做了简要的性能分析和经济评价,研究结论对超薄沥青混合料的设计具有参考价值.     

基于高温稳定性的浇注式沥青矿料级配研究

为了提高浇注式沥青混合料的高温稳定性,采用线性插值法分析了国内外浇注式沥青混合料矿料级配设计范围,通过贝雷法参数CA比的研究,提出了关键筛孔(0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm)通过率和CA比的适宜控制范围,以及基于高温稳定性的浇注式沥青混合料设计矿料级配范围,解决了浇注式沥青混合料抗高温变形能力差的问题。     

超薄磨耗层矿料级配试验研究

针对超薄磨耗层SMA-10矿料级配,在现行技术规范提供的级配范围基础上,以2.36 mm作为关键控制筛孔,设计了13种SMA-10级配;采用旋转压实法成型混合料试件,测试并计算混合料的体积指标,对比分析关键体积指标与2.36～4.75 mm集料含量之间的关系,并对满足级配设计要求的沥青混合料进行路用性能评价.研究结果表明,当2.36～4.75 mm集料含量为0～8%或20%～28%时,所获得SMA-10混合料的体积指标更容易满足设计要求;其中,2.36～4.75 mm集料含量控制在0～8%时的矿料级配,更适合用于超薄磨耗层路面.     

基于关键筛孔控制的SMA-13沥青混合料抗滑性能研究

本文主要研究SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料的原材料选择、控制关键筛孔4.75mm通过率变化集料级配、混合料设计,在混合料设计的基础上,成型车辙板,研究SMA-13沥青混合料的抗滑性能与集料级配之间的关系。研究发现:当2.36~4.75mm档沥青混合料的用量较小时,随着这档集料用量的增加,路面的摆值及构造深度会随之增加当这档集料用量增加到一定程度,再增加该档集料用量,路面构造深度及摆值反而会降低。