骨架密实型矿料级配设计方法探究

矿料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度,对路面的抗剪强度影响很大。目前的级配设计方法没有在设计过程中考虑矿料的性状,只考虑了矿料粒径的大小,矿料性状对级配及混合料性能的影响只能通过完成配比后进行试验验证。针对骨架密实型级配设计方法,提出了将骨架密实级配混合料的骨架及密实分开进行设计的思路。"骨架"设计思路是由粗到细,逐级填充逐级找出最强"骨架",直至倒数第二档;密实设计思路是骨架级配设计完成的矿质级配集料的间隙率应等于最后一档料(最细的一档料)的体积,通过体积法完成密实填充。两种方法合并在一起,简称强度体积法(CBR-V法)。     

关于CBR-V矿料级配设计方法中“最大内摩阻力”取值的试验研究

CBR-V矿料级配设计方法骨架部分是通过"最大内摩阻力"确定最优合成级配的,因此合理而科学地确定"最大内摩阻力"成为级配设计是否可行的关键。所谓集料级配,是指集料中不同粒料间的相互搭配关系,路用矿质集料的级配一般应满足下列基本要求:最大的内摩阻力和一定的孔隙率。该定义明确了级配合成的方法和目的,但忽略了实现的过程—拌和、摊铺和碾压。在试验研究的基础上,通过总结提炼,考虑集料级配实现过程中的拌和、摊铺和碾压等因素,认为一味追求"最大内摩阻力"是不合适的,应先考虑施工过程中的和易性,在此基础上,追求集料级配中的最大内摩阻力。根据该原则提出了CBR-V矿料级配设计方法骨架设计部分掺配时"最大内摩阻力"的取用方法及范围。     

CBR-V法在水泥稳定级配碎石配合比设计中的应用研究

矿料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料的密实程度,对路面的抗剪强度影响很大。目前的级配设计方法没有在设计过程中考虑矿料的性状,只考虑了矿料粒径的大小,矿料性状对级配及混合料性能的影响只能通过完成配比后进行试验验证。针对此缺陷,避开了级配设计,采用了可以反映矿料物理、工程和体积指标的CBR-V法,进行广东某高速公路水稳基层的配合比设计,取得了较好的效果。     

矿料级配检验方法之二 VCAAC方法

详细介绍了用VCAAC方法对沥青混凝土试件进行矿料级配检验、调整以及最终取得符合要求的矿料级配的原理和方法。文中用几个实例详细介绍了矿料级配检验的具体操作步骤。对比检验表明,对同一种原材料和相同的矿料级配,用VCAAC方法和VCAAC方法检验的结果并不相同。其主要原因是VCAAC方法所用的粗集料干捣实孔隙率常小于VCAAC方法中对用马歇尔试验两面各击实75次的试件进行分解计算得到的粗集料的孔隙率。此外,VCAAC方法考虑了集料吸收沥青的影响。     

矿料级配检验方法之二 VCAAC方法(续)

详细介绍了用VCAACc方法对沥青混凝土试件进行矿料级配检验、调整以及最终取得符合要求的矿料级配的原理和方法。文中用几个实例详细介绍了矿料级配检验的具体操作步骤。对比检验表明．对同一种原材料和相同的矿料级配，用VCADRF方法和VCAAC方法检验的结果并不相同。其主要原因是VCADRF方法所用的粗集料干捣实孔隙率常小于VCAAC方法中对用马歇尔试验两面各击实75次的试件进行分解计算得到的粗集料的孔隙率。此外，VCAAC方法考虑了集料吸收沥青的影响。     

基于均衡设计法的薄层罩面路用性能研究

为优化薄层罩面沥青混合料的矿料级配，提高薄层罩面的路用性能，采用均衡设计方法合理调控粗集料构成比例，实现沥青混合料密实度与紧密度的平衡，并基于汉堡车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验，研究分析了沥青混合料均衡设计法的应用效果。结果表明：1) 13.2 mm～9.5 mm与9.5 mm～4.75 mm两档粗集料的构成比例为3∶1时，沥青混合料达到最佳紧密状态；2)基于混合料干密度(ρ_d)、矿料间隙率(VMA)和粗集料间隙率(VCA_mix)等体积参数的状态平衡，求得最佳油石比为5.819%;3)应用沥青混合料均衡设计方法，可大幅提高薄层罩面的路用性能，相较于级配均值，均衡设计级配的动稳定度和弯曲破坏应变分别提升了1.36倍和1.17倍，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度比分别提高了3.96%和6.98%。     

贝雷法设计与传统密级配沥青混凝土性能比较研究

我国目前在建的公路工程沥青路面主要采用基于密实理论设计的沥青混合料。由于密实理论的设计目的是为获得最大的密度,因此混合料内粗集料较少不能形成骨架结构,导致混合料的内磨阻小,所以高温稳定性与低温抗裂性均较差。借鉴"贝雷法"设计骨架密实结构的沥青混合料,可以优化矿料级配的设计流程,同时可以考虑材料性质及交通量等因素。本文通过室内试验,通过两种级配设计理论开展混合料的组成设计,进行混合料的路用性能研究,研究粗集料组成部分的变化对混合料体积指标,路用性能和粗集料骨架形成影响     

嵌挤骨架型集料级配设计的研究

该文以填充理论和干涉理论为基础,根据集料的填充特性,提出了嵌挤骨架型沥青混合料集料新的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:粗集料占74%,细集料和填料占26%.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,并用贝霄法对其进行了检验.结果表明,文中提出的矿料级配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.     

集料特性对沥青混合料配合比设计的影响

通过理论分析、室内试验、工程案例相结合的方式,研究了集料特性对混合料配合比设计的影响,包括集料特性对矿料级配的影响、集料特性对沥青用量的影响;通过沥青混合料性能检验,考虑集料特性影响的配合比的性能高于规范要求。     

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。     

水泥稳定碎石混合料静压法与振动法成型工艺的比较研究

水泥稳定碎石混合料的结构和性能与成型方法密切相关。通过分析击实方式对混合料级配和结构的影响,对同一级配水泥稳定碎石混合料分别按振动法和静压法进行了试验,对比分析了两种方法成型试件的物理性能和结构特点。结果表明,振动法成型的混合料物理性能和结构性能明显优于静压法成型的混合料。以工程实例对试验研究进行了验证,振动法更适合水泥稳定碎石混合料的组成设计,以该方法确定的最佳含水量、最大干密度来控制现场施工质量更为合理。     

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。     

市政道路透水混凝土的配合比设计研究

对于透水混凝土的配合比设计,传统方法的设计参数主要基于目标孔隙率和集料紧密堆积密度,存在强度设计缺乏依据、实际孔隙率偏离目标值较大、混凝土透水功能无法保证等缺陷。为此,引入参数浆体厚度与集料比表面积,提出一种新的配合比设计方法。该方法基于浆体均匀包裹模型与集料特性,浆体体积可借助集料的比表面积确定,继而得到配合比。研究表明：采用新方法设计的透水混凝土在不同的强度和集料特性要求下适应性较好,在透水性良好的同时满足力学性能的设计要求,     

SBR-C9石油树脂复合改性乳化沥青及其微表处混合料路用性能研究

选择SBR胶乳与C₉石油树脂作为复合改性剂，制备、研究性能符合规范要求的改性乳化沥青。通过试验对比得到该复合改性乳化沥青的最佳制备方案为SBR胶乳掺量4.0 %，C₉石油树脂掺量5.0 %；通过常规路用性能试验对比复合改性组与单一改性组乳化沥青微表处的主要性能。试验表明:该复合改性乳化沥青微表处混合料满足规范要求，其耐磨耗性能、抵抗车辙变形能力与水稳定性均有明显优势，分别提升12.7 %、23.5 %与14.1 %，具有较好的路用性能。     

粗集料接触参数对沥青混合料损伤演化的影响

为了揭示沥青混合料内部细观损伤对宏观性能的影响，基于DIC方法与四点弯曲疲劳试验，对不同粗集料接触状态的混合料细观损伤尺度效应进行研究。首先以颗粒堆积理论与粒子干涉理论为基础，提出可表征细观主骨架结构状态的颗粒接触主力链配位参数（n_pfc）计算方法。采用SAC设计方法，通过控制关键筛孔2.36~4.75 mm的分计筛余质量百分比，设计4组可反映不同粒径尺寸集料组合形式的SAC16级配（B60S00~B60S15），计算不同级配沥青混合料对应的npfc。其次，结合DIC方法与四点弯曲疲劳试验，分析疲劳荷载作用下沥青混合料小梁试件水平应变场演化特征，并提出混合料疲劳损伤因子定量分析方法。最后对不同粗集料接触参数的沥青混合料的细观损伤演化特征、疲劳损伤因子D_FD及表征宏观抗疲劳性能的K_m进行分析。研究结果表明：随着疲劳荷载作用次数的增加，4种不同n_pfc混合料的水平应变量逐渐增大，各D_FD也均显著增加；随着n_pfc的增大，D_FD明显减小，当n_pfc=7.73~9.55时，D_FD较小，混合料的疲劳细观尺度损伤叠加效应较小；同时，随着n_pfc增加，K_m呈先增大后略微减小的趋势；当n_pfc=7.73~9.55时，对应的宏观抗疲劳性能较好；因此，选取合理的n_pfc可优化沥青混合料内部主骨架细观结构状态，减少细观尺度损伤叠加效应影响，提高沥青混合料的宏观抗疲劳性能。     

水泥稳定碎石基层的弹塑性特性（双语出版）

为了认识水泥稳定碎石基层的弹黏塑性特性，优化路面结构的设计计算，选用路面常用的骨架密实和悬浮密实2种水泥稳定碎石基层材料，振动压实成型了Φ150×150 mm标准圆柱体试件，应用微机控制万能试验机，设定不同加载速率（0.5，1，1.5，2，4 mm·min^-1），进行简单加载、循环加卸载、抗压回弹模量、徐变和松弛等试验，测试试件的应力-应变及其随时间的变化，分析强度、刚度、徐变与松弛等变化规律及加卸载应力-应变特性，研究水泥稳定碎石基层的弹塑性特性，提出改进型本构模型。结果表明：加载速率对试验结果的总体影响小于4.4%（相对误差），且60 min的徐变变形最大为0.03%，14 min的应力松弛最大为6.9%，表明水泥稳定碎石基层的黏性极弱，可以忽略不计；每次加载卸载后均有回弹变形和永久变形出现，反映了水泥稳定碎石基层的弹塑性性质，且服从有应力强化的弹塑性固体模型，可以用广义圣维南模型模拟分析；提出的改进型邓肯-张本构模型数值模拟具有很好的有效性，可以用来分析水泥稳定碎石的应力-应变曲线；0.4σ_max（σ_max为水稳碎石混合料的破坏强度）对应的割线模量十分接近传统的回弹模量，说明简化的0.4σ_max取值法可以用来测试水泥稳定碎石基层的回弹模量；从总体路用技术性能来看，骨架密实型的水泥稳定碎石基层要优于悬浮密实型。     

生活垃圾焚烧炉渣集料基本性质及其对水泥稳定碎石性能影响的研究

生活垃圾焚烧炉渣集料(炉渣集料)具有连续的级配分布、一定的强度性能和潜在的水硬性能,可替代天然集料应用在水泥稳定碎石中.但炉渣集料基本性能对水泥稳定碎石的强度性能的影响尚不明晰.首先,对不同产地炉渣集料的基本性能进行研究;其次,以炉渣集料替代一定比例、同粒径的天然集料,进行水泥稳定炉渣碎石的配合比设计,基于无侧限抗压强度试验确定不同掺量炉渣集料的水泥稳定炉渣碎石的强度性能;最后,基于相关性分析,确定炉渣集料基本性能对水泥稳定炉渣碎石击实特性和强度性能的影响.试验结果表明:水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率随炉渣集料掺量增加而增大、最大干密度随炉渣集料掺量增加而减小;随着炉渣集料掺量增加,水泥稳定炉渣碎石的强度逐渐降低,且水泥稳定干法炉渣碎石的强度高于水泥稳定湿法炉渣碎石强度.水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率与炉渣集料的吸水率相关性较高;水泥稳定炉渣碎石的无侧限抗压强度与炉渣集料的密度、吸水率和烧失量呈正相关、与炉渣集料的压碎值呈负相关.     

沥青混合料级配优化设计

以美国加州承载比CBR和骨料间隙率VCA为设计参数对粗集料级配进行试验研究,根据嵌挤密实的原则,给出细集料级配确定方法,提出以体积法确定粗、细集料合成比例,并利用骨架接触度对矿料级配进行性能评价。该方法应用于承唐高速公路唐山段并获得了很好的效果。     

超高性能混凝土钢桥面铺装疲劳性能试验研究

为研究新型超高性能混凝土钢桥面铺装结构的疲劳性能,采用五点加载复合梁疲劳试验对其进行测试.参照常规复合梁试验方法,结合新型铺装结构特点,对试件尺寸、应力水平和破坏准则进行了修正.试验结果表明,该新型铺装结构疲劳性能优良,环氧黏结层首先发生疲劳破坏,试验过程中复合梁刚度没有明显退化,试验结束后试件仍保持较高的剩余承载力.通过试验获得了适用于该种新型铺装结构梁的疲劳S-N曲线,可为同类钢桥面铺装设计提供参考.