排水性沥青混合料耐久性

通过对相同空隙率的两种级配、四种不同沥青结合料的排水性沥青混合料进行了高温稳定性、水稳定性和低温稳定性试验, 研究了沥青性质、集料级配对排水性沥青混合料耐久性的影响。通过试验发现随着沥青60℃粘度的提高, 排水性沥青混合料的动稳定度、水稳定性和低温性能显著提高; 对于同种沥青结合料, 良好的集料级配可以极大地改善排水性沥青混合料的耐久性; 选用高粘度的改性沥青, 选取合理的集料级配可以保证排水性沥青混合料具有良好的耐久性。     

排水性沥青混合料空隙率与连通空隙率相关性研究

排水性沥青混凝土路面的重要特点就是空隙率比一般沥青混合料都要高,研究表明：排水性沥青混合料空隙率越大,路面结构内部的连通空隙就越多,且空隙率与连通空隙率具有一定的相关性。     

空隙率对沥青混合料性能影响

基于室内试验并以AC13为例,对空隙率与沥青饱和度和吸水率、沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度,抗剪强度)、冻融劈裂强度(比)及疲劳寿命间关系展开研究.研究结果表明:空隙率影响沥青混合料性能,其间存在很好的相关性;随着沥青混合料的空隙率增大,沥青饱和度降低,吸水率增大;空隙率增大,沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度、抗剪强度)降低;空隙率增大,沥青混合料冻融劈裂强度降低,冻融劈裂强度比减小,沥青混合料抗水损坏性能降低;随着空隙率增大,沥青混合料剪切疲劳寿命减少.     

纤维对排水沥青混合料路用性能的影响研究

为研究纤维对排水沥青混合料的影响,测定了所用纤维的主要性能,制备了不同掺配方案的PAC-13排水沥青混合料,分别利用车辙试验、低温抗裂试验、冻融劈裂试验及小梁弯曲试验评价了PAC-13排水沥青混合料的高温稳定性、低温开裂性能、水稳定性及疲劳性能。结果表明：玄武岩纤维和聚酯纤维均对沥青混合料的高温性能、低温抗裂、水稳定性及疲劳性能有增强作用;目前掺配方案下,玄武岩纤维具有更好的改善效果;排水沥青混合料的疲劳寿命随着控制应变水平的增加而减小;相同掺量的纤维所带来的影响、增强的微观机理均有待进一步研究。     

排水性沥青混合料的稳定性试验研究

对不同型号、不同孔隙率排水性沥青混合料进行了稳定性试验,分析了空隙率和连续空隙率对排水功能的影响,不同类型、不同结构沥青材料和空隙率对马歇尔稳定度及水稳性的影响。试验结果表明：相同混合料的连续空隙率随混合料的总空隙率增大而增大;不同改性沥青,相同矿料级配的混合料空隙率和连续空隙率基本相同;不同结构的混合料设计空隙率相差很大,油石比也不相同;SBS改性沥青混合料中加入少量纤维稳定剂,其力学指标也能达到高粘度沥青的性能;大空隙率沥青混合料满足水稳性要求。     

老化对排水性沥青混合料抗飞散性能的影响

排水性沥青混合料由于具有大的连通孔隙,容易产生剥落和水损害,且由于阳光和空气易于进入结构层内部,加速了沥青的老化,会引起耐久性问题.主要研究排水性沥青混合料的级配和老化程度对其抗飞散性能的影响.选择3种级配的混合料,通过谢伦堡析漏试验和肯塔堡飞散试验,确定各自的最佳沥青用量.然后,将新拌混合料放入135℃烘箱中,按不同时间(0,2,4,6,8h)加热,以获得具有不同老化程度的沥青混合料.将老化后成型的马歇尔试件进行肯塔堡飞散试验,以试件的质量损失率来表征混合料的抗飞散性.试验结果表明:采用高粘沥青的3种级配的混合料具有较好的抗飞散性,集料中9.5mm的通过率对抗飞散性具有较大的影响.     

排水性沥青混合料析漏损失控制指标

为了确定合理的析漏损失控制指标, 通过室内析漏与飞散试验, 根据析漏较小而强度和耐久性佳的原则, 确定了排水性沥青混合料的最佳沥青用量, 与满足现行规范析漏要求确定的沥青用量进行了对比分析, 并研究了细集料对混合料析漏损失的影响。分析结果表明: 现行的规范析漏损失不大于0.3%指标是不合理的, 提出以不大于0.8%作为排水性沥青混合料析漏损失的控制标准, 施工中混合料的各项性能指标的变异性小, 主要性能指标的检测结果均优于技术要求, 确保了排水性沥青路面施工质量的稳定性。     

排水性沥青混合料施工工艺

在排水性沥青路面设计方案中,常采用排水性沥青混合料作为路面罩面或新建路面表层。排水性沥青混合料的设计空隙率为20%左右,属于间断开级配沥青混合料。这种混合料的设计空隙率高,可以有效地降低表面积水引起的雨雾、溅水及眩光,并可提供足够的表面粗糙度、降低车辙变形和交通噪声。同时,为了解决路面水下渗不能充分排除并滞留在路面结构内引起的水损坏以及路面结构强度降低问题,排水沥青路面设计方案中将防水粘层设计在排水上面层与中面层密级配沥青混合料之间;可保证路面水通过表层排出,且能有效地阻止水的下渗,以解决水滞留路面中的问题。因此,对于多雨地区来说排水性沥青路面是常用的公路路面结构类型之一。     

基于空隙模型的大空隙沥青混合料设计

空隙率的大小对大空隙沥青混合料的渗透性及力学性能具有很大影响,透水铺面应根据用途选择合适的空隙率,在一定的水头（降雨强度）下利用空隙模型确定的目标空隙率进行混合料配合比设计．结果表明,空隙模型确定的目标空隙率可为混合料的配合比设计提供理论指导,提高了传统设计方法的工作效率和准确性．     

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。     

多孔沥青混合料堵塞规律离散元仿真

为揭示多孔沥青混合料孔隙堵塞机理,开展了多孔沥青混合料堵塞模型试验与仿真模拟结合研究;基于电子计算机断层扫描与离散元软件PFC3D V5.0分析了多孔沥青混合料孔隙特征,得到了多孔沥青混合料的孔隙数据;在PFC3D V5.0中投放各粒径集料并根据孔隙特征生成压实虚拟试件,以MATLAB切片对比实际试件孔隙图像验证模型准确性;在自重条件下设置特定级配组成堵塞物侵入多孔沥青混合料试件模拟仿真,并以室内试验结果对照验证,改变投放堵塞物粒径,分析了试件孔隙衰变率,找出了堵塞敏感颗粒;在自重条件下引入流体模拟仿真试验,改变了流体渗流速度,分析了试件堵塞变化规律。研究结果表明：PFC3D V5.0生成的虚拟试件具备较高的精确度,仿真揭示了试件堵塞规律,小颗粒除堆积于喉孔处产生堵塞外,还会在嵌挤成型后与大粒径颗粒积聚产生堵塞;自重条件下的堵塞主要集中在混合料试件上层30 mm处,相应堵塞敏感颗粒粒径分布为0.150~0.600 mm,堵塞颗粒粒径分布对堵塞结果影响较大;在重力与流体条件下,随着渗流速度从0.005 m·s^-1增加到0.030 m·s^-1,孔隙衰变率变化速度增加,残留在混合料内部的堵塞物减少,孔隙衰变率减小,排水沥青路面在设计与养护时也需将当地降雨条件带入考虑。     

沥青混合料体积指标对沥青路面抗滑性能的影响

为研究沥青路面抗滑性能与沥青混合料体积指标的关联, 揭示不同体积指标对抗滑性能的影响程度, 采用真空法和塑封法对不同AC-16型沥青混合料进行密度试验, 对比了空隙率、矿料间隙率、有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率等体积指标; 对沥青混合料进行室内磨光试验和摆值测试, 采用Asymptotic模型拟合其抗滑性能的衰变趋势, 得到了抗滑初值、稳定值与减幅等参数; 建立了体积指标与抗滑性能的函数关系, 并应用灰色关联理论分析了不同体积指标与抗滑性能之间的灰色关联度排序。研究结果表明: 不同体积指标对抗滑性能的影响存在差异, 随着沥青混合料空隙率和矿料间隙率的增加及有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的降低, 沥青混合料的抗滑性能增大; 灰色关联度排序为空隙率最大, 矿料间隙率其次, 再次为有效沥青饱和度, 粗集料框架间隙率最小, 可见空隙率是影响抗滑性能的最主要因素, 矿料间隙率对抗滑性能影响显著, 有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的影响程度不大; 在设计、施工中, 可通过合理控制混合料空隙率, 调节混合料密实状态和紧密状态等方式提高沥青路面抗滑性能。     

振动作用下沥青黏度与沥青混合料路用性能

为减少沥青混合料施工过程中大量的能源消耗和废气排放,在传统搅拌技术中加入振动功能以降低搅拌过程所需要的温度,采用布氏旋转黏度试验探究了振动参数(振动频率和幅值)和试验温度对SBS改性沥青的降黏效果,通过沥青的基本性能指标(针入度、软化点和延度)试验揭示2种振动方式对SBS改性沥青基本性能的影响,基于标准、高温与重载车辙试验,浸水马歇尔稳定度试验和冻融劈裂试验分别分析了振动拌和对SBS改性沥青混合料高温稳定性和水稳定性的影响。试验结果表明：振动拌和可以显著降低SBS改性沥青的黏度,提高改性沥青的流动性,且随着振动参数的增大,改性沥青降黏效果越好,最大降黏率可达14%;振动降黏可等效于温度降黏,且随着温度的升高,振动效应所带来的温度等效作用越显著;振动拌和结束后SBS改性沥青可恢复其黏稠属性,故基本性能不存在负面影响;当振动频率小于40 Hz时,SBS改性沥青混合料的动稳定度、残留稳定度和抗拉强度比均随振动频率的增大而增大,表明振动拌和可提高沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,但当振动频率为50 Hz时,沥青混合料路用性能与振动频率为30 Hz时作用效果一致,表明增大振动频率对提高沥青混合料路用性能具有局限性。     

沥青混合料抗车辙性能的分形描述方法

为了准确模拟沥青混合料抗车辙性能, 采用分形理论分析了沥青混合料微观结构, 研究了粗细集料不同级配分形维数对沥青混合料抗车辙性能的影响, 并根据级配分形维数公式计算了沥青混合料的分形值, 进行了沥青混合料车辙试验和微观结构的电子扫描。分析结果表明: 4.75 mm通过率是集料尺度的分界点, 集料分形维数与抗车辙性能有一致相关性, 分形值越大, 抗车辙能力越高; 根据路用性能设计集料级配可以定量地分析沥青混合料的级配差异和路面性能, 及路面微观结构与宏观路用性能的关系。     

添加Sasobit的沥青与沥青混合料性能分析

为了评价Sasobit的降温效果及其对沥青混合料路用性能的影响, 对掺加中温沥青改性剂Sasobit后的沥青胶结料进行了针入度及软化点试验, 对未掺加Sasobit的正常温度拌和成型的沥青混合料试件与添加Sasobit后降低拌和成型温度制作的沥青混合料试件进行了空隙率试验、车辙试验、小梁弯曲试验及冻融劈裂试验, 分析了沥青与沥青混合料的性能。分析结果表明, 掺加Sasobit后, 沥青胶结料的高温稳定性得到提高, 降低拌和成型温度制作的沥青混合料试件的空隙率、低温抗裂性及水稳定性与未掺加Sasobit的正常温度拌和的沥青混合料试件相比基本保持不变, 同时沥青混合料高温稳定性提高较大, 因此, 通过添加Sasobit降低混合料的拌和及成型温度是可行的。     

级配曲线走向对沥青混合料高温性能的影响

以江西省乐温高速公路工程为例,用实验对比的方法对规范范围内不同级配曲线走向的混合料高温性能进行研究。结果表明:在规范范围内不同的级配曲线走向对混合料的高温性能影响很大,对于不同的原材料,最佳级配曲线走向应根据实验确定。