基于改进肯塔堡飞散试验的沥青混合料优化设计

为了研究沥青混合料长期使用过程中的抗松散性能，对肯塔堡飞散试验进行改进。基于改进肯塔堡飞散试验，选取集料种类、沥青种类、NRP掺量、级配类型4个因素，每个因素各取3个水平，用L₉(4³)正交表进行试验。采用飞散损失指标定量分析各个因素下每个水平对NRP改性沥青混合料抗飞散性能的影响效果，并通过极差分析方法得出影响飞散性能因素的主次顺序和最优组合。试验结果表明：各因素对抗飞散性能的影响主次顺序为级配类型>集料种类>NRP掺量>沥青种类；在试验选择的9种组合中，选用SMA-13、玄武岩、0.5%NRP掺量、SK70号基质沥青组合时，NRP改性沥青混合料抗松散性能最优。     

基于彩色数字图像技术的粗集料松方密实方法选择

为确保沥青混合料集料骨架结构的形成,需要找到一种与路面沥青混合料相近的粗集料密实成型方法。基于彩色阈值分割技术,准确提取粗集料颗粒,根据颗粒的积聚状态特点,利用粗颗粒长轴与X轴正方向的夹角角度为评价指标,研究振实、捣实和旋转压实3种粗集料密实方法的粗集料堆积形态,并与沥青混合料试件粗颗粒长轴夹角进行对比。结果表明:基于彩色图像处理技术,避免了大颗粒被判断为小颗粒的误差,保证全部粗集料颗粒均被有效提取。捣实法粗集料夹角明显小于沥青混合料试件统计结果,粗集料松方振实法与沥青混合料试件颗粒长轴夹角统计结果数据最为接近,与捣实和旋转压实相比,是一种更为准确的粗集料密实方法。     

粗集料性能对排水性沥青混合料性能的影响分析

排水性沥青混合料作为一种集料嵌锁的混合料,其中的粗集料占比达到80%以上。骨料的性质、形状(尤其是针片状含量)会对混合料的性能产生很大影响。因此,通过室内试验,对粗集料性能及其与排水性沥青混合料强度、结构稳定性、渗水能力和抗滑性能的相关性进行分析,结果表明粗集料的压碎值和针片状含量对排水性沥青混合料的性能影响显著。压碎值越大,动稳定度越小,抗车辙能力越差,抗飞散能力越差;针片状含量越低,抗压强度和抗劈裂强度越大,渗水能力和抗滑能力越强。因此必须选择高强度、优质的粗集料以满足排水性沥青混合料强度、稳定性、渗水能力、抗滑性能的要求。     

直投式高黏颗粒在沥青混合料中的应用研究

研究了直投式高黏颗粒在沥青混合料中的应用,包括高黏颗粒干拌时间、干拌温度对沥青混合料的抗松散性能、高温性能、水稳定性能的影响,以及高黏颗粒在拌和楼拌和条件下的试验性能。研究结果表明,高黏颗粒在与集料干拌过程中,达到熔融状态,并裹附在集料表面形成一层致密的薄膜,具有良好拌和均匀性。随着高黏颗粒干拌时间的增长,其改性效果增强,在高黏颗粒干拌时间为180 s,干拌温度在(180±10)℃时,沥青混合料的飞散损失率较低,高温性能、水稳定性能优异;参考室内拌和条件,拌和楼干拌时间15 s,干拌温度180℃时,混合料性能满足规范要求。     

基于不同岩性排水沥青混合料路用性能对比研究

排水性沥青路面作为一种新型的第五代功能型路面,具备优良的排水、抗滑等特殊功能,而合格的排水性沥青混合料具备级配粗集料多、细集料少的级配特征。本文基于大空隙排水沥青混合料的高低温性能、水稳定性能、抗飞散性能、排水性能和强度性能对两种不同岩性集料制备的沥青混合料进行了较为系统的研究。结果表明:高粘改性沥青可显著提高排水性沥青混合料的高低温性能,通过合理的级配设计和沥青用量优选后的排水性沥青混合料的水稳定性和抗飞散性能均满足规范要求。大空隙排水性沥青混合料相较于普通沥青混合料具有更优秀的排水性能,但劈裂加载和单轴压缩加载方式下测定的强度性能稍劣于普通密级配沥青混合料。     

大空隙混合料沥青用量的灰色关联分析

为研究灌注式半柔性路面大空隙混合料母体沥青用量与各影响因素的关联程度,引入灰色关联理论,以拌合温度、空隙率、细集料搅拌时间与矿粉搅拌时间为比较序列,结合肯塔堡飞散试验、谢伦堡析漏试验,综合得出的沥青混合料母体最佳沥青用量作为参考序列,进行沥青混合料的沥青用量分析,得出对沥青用量的影响因素的关联度,影响因素关联度大小排序为空隙率>矿粉拌合时间>细集料拌合时间>拌合温度。     

不同添加剂排水性沥青混合料的飞散损失

为了选择更好的排水性沥青混合料耐久性改善措施,文章对使用高粘度沥青、PG76-22SBS改性沥青、PG70-22SBS改性沥青、消石灰、纤维的排水性沥青混合料进行不同条件的飞散试验,从而评价添加剂对排水性沥青混合料飞散损失的影响。试验结果表明:沥青60℃动力粘度越高,排水性沥青混合料飞散损失越小;消石灰降低了排水性沥青混合料的耐久性;聚酯纤维和矿物纤维可以明显减少排水性沥青混合料的飞散损失;木质素纤维并不能减少排水性沥青混合料的飞散损失。     

大粒径透水性沥青混合料最佳沥青用量的确定

大粒径透水性沥青混合料(LSPM)不同于传统沥青混合料,它由较大粒径的集料形成骨架和一定量细料进行填充,形成的单粒径骨架嵌挤连通空隙结构,空隙率较高,难以完全使用常规的马歇尔试验方法确定其沥青含量。笔者参考国内外排水性大粒径沥青混合料沥青用量确定方法,考虑沥青被集料吸收的比例,通过沥青膜有效厚度和集料比表面积初步确定沥青用量,提出了其计算方法,并结合设计空隙率、析漏试验与飞散试验综合确定LSPM最佳沥青用量。     

直投式改性沥青混合料的制备与性能研究

通过三维显微观测方法研究不同直投式改性剂与集料在不同条件下的熔融效果；分别使用基质沥青和4.5SBS改性沥青与四种直投式改性剂进行干拌制成沥青混合料,探究进一步提升直投式改性沥青混合料性能的可能性,并通过肯塔堡飞散试验、汉堡车辙试验、冻融劈裂试验研究沥青混合料各项性能。研究表明：不同的直投式改性剂应根据其与集料的熔融效果选用相应的干拌温度和干拌时间；基质沥青与直投式改性剂制成的混合料的抗飞散性能、高温性能和水稳定性能较基质沥青混合料有明显改善,但水稳定性能依旧没有满足规范； 4.5SBS改性沥青与四种直投式改性剂进行干拌后,混合料的各项性能均进一步提高,其中,各个混合料的水稳定性能均达到规范要求； GPJ直投式改性剂的改性效果最为显著。     

基于虚拟劈裂试验研究影响沥青混合料低温抗裂性能的因素

使用X-ray CT扫描粗集料,在PFC3D中重建颗粒,按照集料级配设计随机生成各档集料,构建沥青砂浆相并结合空隙相的实际分布,在重力作用和伺服机制控制下生成沥青混合料虚拟试件,随后设置合适的接触模型以及微观参数,进行虚拟劈裂试验,对影响混合料低温性能的因素进行分析。结果表明：本研究使用虚拟劈裂试验研究沥青混合料的低温抗裂性能是可行的；增大沥青砂浆间以及集料与沥青砂浆间的粘结强度可以提升沥青混合料的低温抗裂性能；增大集料体积分数、空隙率会减弱沥青混合料的低温抗裂性能；集料摩擦系数与沥青混合料的低温抗裂性能无明显相关性。     

橡胶颗粒沥青混合料耐久性改善效果试验研究

为了改善橡胶颗粒沥青混合料的耐久性,在橡胶颗粒沥青混合料中加入不同掺量的高黏改性剂TPS。进行水煮法、水浸法、浸水马歇尔、冻融劈裂和浸水飞散试验。通过和基质沥青、SBS改性沥青作对比分析,发现TPS改性剂加入后,沥青与矿料及橡胶颗粒的剥落率较基质沥青有了大幅度的减小,说明黏附性有了较大提高。浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂强度的提高,飞散损失率的下降说明水稳定性能也得到了提高。最终表明橡胶颗粒沥青混合料的耐久性得到了显著的改善,并且提出橡胶颗粒沥青混合料TPS最佳掺入量为12%,沥青混合料拌合温度为185℃。     

基于飞散试验的小粒径沥青混合料耐久性能研究

对于公称最大粒径为6.3mm小粒径开级配沥青混合料,采用飞散试验、浸水飞散试验、冻融飞散试验分别评价其抗松散性能,分析沥青零剪切黏度和沥青膜厚度对混合料抗飞散性能的影响。试验结果表明:随着沥青零剪切黏度的增加,混合料的飞散损失减小;在沥青零剪切黏度相同的条件下,混合料浸水飞散损失最大,标准飞散损失最小;随着沥青膜厚度的增加,混合料飞散损失减小,标准飞散损失在沥青膜厚13μm时出现拐点,浸水飞散损失和冻融飞散损失在沥青膜厚14μm时出现明显的拐点。建议对于高温地区受水损害或冻融影响严重的沥青路面,增加浸水飞散损失或冻融飞散损失作为补充评价标准,并适当提高沥青膜厚度至14μm。     

橡胶颗粒沥青混合料的耐久性及改善措施研究

通过多养护循环及混合料短期老化后的冻融劈裂和肯塔堡飞散试验,对掺入2.5%橡胶颗粒沥青混合料(70号沥青)的耐久性进行研究,提出添加铝酸酯偶联剂(ASA)来提高橡胶颗粒沥青混合料耐久性的技术措施,并将70号沥青橡胶颗粒沥青混合料与SBS改性沥青橡胶颗粒沥青混合料的性能指标进行对比。结果表明:橡胶颗粒沥青混合料具有良好的耐久性,ASA能有效提高橡胶颗粒沥青混合料抗飞散损失的长期稳定性;采用粘度较大的SBS改性沥青对提高橡胶颗粒沥青混合料耐久性的有效性有待验证;短期老化试验评价橡胶颗粒沥青混合料耐久性的合理性有必要进一步讨论。     

基于离散元模拟细集料对沥青混合料劈裂试验影响

以AC13为例,采用颗粒流PFC2D软件,建立基于混合料二维数字截面的劈裂试验离散元模型,模拟细集料对沥青混合料劈裂试验的影响。研究表明,细集料影响沥青混合料低温劈裂试验强度和破坏应变;2.36 mm档集料可作为沥青混合料AC13集料级配中粗细集料的分界点,即粒径≥2.36 mm的集料为粗集料,小于2.36 mm的集料为细集料。     

改进肯塔堡飞散试验沥青混合料松散性能研究

针对克拉玛依90#、东海90#、中海90#共3种基质沥青分别采取SMA-13、OGFC-13、AC-13级配的沥青混合料进行肯塔堡飞散试验。试验结果显示:传统的肯塔堡飞散试验不能明确区分不同沥青混合料的飞散损失的差异。针对3种不同的沥青以OGFC-13级配为代表,对肯塔堡飞散试验条件进行改进,并以改进后的肯塔堡飞散试验对3种沥青混合料进行试验。结果表明:常温20℃浸水、增加10个钢球、转数300转作为该文最终评价不同沥青混合料飞散损失的试验条件。在此试验条件下,相同级配的沥青混合料抗松散性能排列为:克拉玛依90#东海90#中海90#;相同沥青混合料的抗松散性能排列为:AC-13SMA-13OGFC-13。     

橡胶沥青透水路面沥青膜厚度研究

为了研究橡胶沥青透水路面适宜的沥青膜厚度,选择特征因素模型法计算矿料比表面积。针对不同级配选择7种沥青膜厚度25~37μm(间隔2μm),根据每种油膜厚度及集料吸油率反算各混合料的油石比。通过反算得出不同级配不同油膜厚度的油石比制备马歇尔试件,对马氏试件进行稳定度试验、肯塔堡飞散试验及谢伦堡析漏试验。试验结果表明:沥青膜厚度在29~33μm之间时,橡胶沥青混合料具有良好的孔隙率与较好的强度性能,且混合料析漏与飞散损失均满足规范要求,建议在对橡胶沥青透水路面进行设计时,可以根据集料比表面积及吸油率初步设定沥青膜厚度为30μm。     

沥青混合料集料颗粒间摩擦性能的直剪试验评价

鉴于集料颗粒间的摩阻性能直接影响沥青混合料的抗剪强度,运用相似实验原理系统分析了用直剪试验方法和设备评价集料颗粒间摩擦性能的可行性.并对符合沥青混合料AC - 13、SMA - 13级配的集料和钢球进行了直剪试验评价,解决了梁料剪切试验问题.     

沥青混合料集料颗粒间摩擦性能的直剪试验评价

鉴于集料颗粒间的摩阻性能直接影响沥青混合料的抗剪强度,运用相似实验原理系统分析了用直剪试验方法和设备评价集料颗粒间摩擦性能的可行性.并对符合沥青混合料AC - 13、SMA - 13级配的集料和钢球进行了直剪试验评价,解决了梁料剪切试验问题.     

不同类型高黏剂多孔沥青混合料路用性能对比

多孔沥青路面的大空隙特征使其承受更加严峻的老化作用,尤其对抗飞散和抗开裂性能的要求更加严格,所以采用两种类型高黏剂进行改性。其中一种在生产过程中掺加了偶联剂。为了对比两种类型高黏剂的效果,首先测试了多孔沥青混合料的常规路用性能。此外将新拌多孔沥青混合料置于烘箱中保温模拟运输过程中的短期老化现象,并基于飞散试验推荐了保温时间。最后对两种类型高黏剂的多孔沥青混合料经短期老化和长期老化后飞散损失和破坏应变进行了对比。试验结果表明:多孔沥青混合料的飞散损失随保温时间延长而不断增大,在保温5～6h后增幅明显变快,推荐180℃保温5h作为模拟运输过程中短期老化的试验条件;在高黏剂中掺加偶联剂,改善了多孔沥青混合料的各项路用性能指标,尤其是抗老化性能。     

沥青混合料二维数字重构技术及离散元模型

沥青混合料由沥青结合料、集料和空隙构成,在离散元模型中的数字重构包括沥青结合料的重构、集料的重构和混合料的重构。以二维圆形颗粒对不同组分指定相应的接触特性,以反映各组分的力学机理,从微观角度给出了沥青混合料的结合特性,并利用离散元方法生成3种具有代表性空隙率的沥青混合料微观模型,以颗粒间的接触力矢量反映不同沥青混合料的骨架变化。