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.     

柔性基层在高寒地区沥青路面

为了研究半刚性基层、沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层和应力吸收夹层在减缓高寒地区沥青路面的半刚性材料层反射裂缝方面的不同效果,采用断裂力学理论和有限元技术,对半刚性材料层已有裂缝的4种路面结构进行了在车辆荷载和高寒地区的骤然降温综合作用下的热-力耦合分析.从应力强度因子和疲劳寿命两方面,开展了上述4种路面结构对反射裂缝在沥青面层中的扩展行为影响的对比研究.结果表明,在沥青混凝土路面的面层和半刚性材料层之间设置的柔性基层和应力吸收夹层可大幅度减缓反射裂缝的扩展速度,从而延长路面使用寿命,并按照沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层、应力吸收夹层、半刚性基层的顺序依次递减.     

级配碎石柔性基层设计与施工

提出两种级配碎石柔性基层路面结构,对沥青碎石基层材料组成设计进行了研究,并结合试验路工程,研究沥青碎石基层的施工。     

半柔性路面路用性能的试验及机理分析

半柔性路面是一种在开级配沥青混合料中填充水泥胶浆而形成的一种路面结构,它兼具有沥青混凝土路面与水泥混凝土路面的特点.其材料结构属于骨架一密实结构,作为其基体的沥青混合料则属于骨架一空隙结构.结合半柔性混合料粘结界面上的SEM扫描电镜和傅立叶红外光谱图的分析,对半柔性路面优良的路用性能进行试验和机理的分析.研究结果表明:半柔性路面具有优良的高温稳定性和水稳定性,以及较好的低温抗裂性;母体沥青混合料设计空隙率为25%时路用性能最优;水泥胶浆的加入只是增强了沥青胶浆与级配骨料间粘结界面的特性,并没有改变沥青的性质;半柔性路面是一种综合性能良好、值得推广应用的新型高等级路面,研究所得结果对道路工程具有重要指导意义.     

大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究

将空隙率较高的最大粒径为37.5cm的大粒径沥青碎石混合料铺筑在老沥青路面上代替半刚性基层,解决半刚性基层补强中反射裂缝及排水问题。采用集料嵌挤方法进行级配设计,使用高粘度沥青增加沥青膜厚度,以析漏指标确定沥青用量,通过试验路提出大碎石沥青混合料柔性基层的施工工艺。试验路观测表明:大碎石沥青混合料柔性基层用于旧路改造,能够满足道路结构强度及高温稳定性要求,起到路面结构排水的作用,有效地防止了反射裂缝的产生。     

级配碎石基层沥青混凝土路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

混合式沥青混凝土路面结构在高速公路养护中的应用研究

结合辽宁省交通厅重点科研课题"沥青稳定碎石和级配碎石的研究",首次在辽宁省采用柔性基层与半刚性基层组合的混合式路面结构形式对高速公路进行维修处理,本文对采用我国沥青混凝土路面规范和美国AASHTO(1993)路面设计方法进行了探讨,并结合工程实际,铺筑了三种路面结构形式的试验路段。试验路通车3年后,路面性能良好,可有效地减少路面反射裂缝和水对路面的影响,为混合式路面结构在高速公路应用做了有益的探索。     

不同沥青混凝土路面结构的大温差温度行为分析

为基于环境因素的大温差地区选择适宜的沥青混凝土路面结构提供理论依据。考虑沥青混合料的感温特性,将路面结构视为层间接触的不连续层状体系,应用ABAQU S的瞬态热分析和热-结构耦合求解技术,对不同基层类型沥青混凝土路面结构在低温大温差作用下的温度场与温度应力响应等温度行为特性进行分析。分析结果表明:采用级配碎石、掺2%水泥的级配碎石以及沥青稳定碎石等柔性基层的沥青混凝土路面结构组合,具有优良的抗环境温度变化作用的性能,是高寒、低温大温差地区值得推荐选用的沥青混凝土路面结构。     

不同沥青混凝土路面结构的抗裂性能对比分析

反射裂缝是半刚性基层沥青混凝土路面的主要病害之一,通过在半刚性基层和沥青混凝土面层之间分别加入级配碎石、低剂量水泥稳定级配碎石和沥青碎石,研究其对反射裂缝的影响。从断裂力学的基本原理出发,应用有限元软件建立三维有限元模型,在裂纹尖端创建奇异单元,分析了不同路面结构应力强度因子随裂纹长度的变化规律。应用广义Paris公式,对各种路面结构疲劳寿命进行了预估,结果表明:级配碎石或低剂量水泥稳定级配碎石层的加入可有效抑制半刚性基层反射裂缝的扩展,但其会明显增加沥青混凝土层弯拉疲劳开裂的可能性;沥青碎石层的加入对减少沥青混凝土面层剪切型和弯拉型开裂都具有良好的作用。     

南广高速公路沥青路面级配碎石基层的施工

半刚性基层容易产生收缩裂缝并反射到沥青面层上，从裂缝进水又不能排除，导致沥青路面出现早期破坏。解决半刚性基层开裂反射缝的有效途径就是在沥青面层与半刚性基层之间增设级配碎石过渡层，或全部采用柔性级配碎石基层。为了达到此目的，在南广高速公路上采用级配碎石作了4种不同路面结构型式的试验路和依托工程。本主要介绍级配碎石的施工方法，并针对施工中出现的问题，提出了相应技术处理措施。     

不同沥青路面结构温度场研究

借助有限元软件ABAQUS对浙江杭千高速桐庐试验段组合式沥青路面结构进行温度场分析,并与现场路面实测温度场进行对比,发现采用有限元数值方法模拟沥青路面结构温度场是可行的.对选定的3种不同基层沥青路面结构,包括常规半刚性基层沥青路面结构、采用沥青稳定碎石和级配碎石的柔性基层沥青路面结构以及柔性基层与半刚性基层相结合的组合式基层沥青路面结构进行了温度场的对比分析.     

设置加厚级配碎石底基层的路面结构荷载应力分析

运用ANSYS软件对设置半刚性底基层和设置不同厚度的级配碎石底基层的路面结构进行了数值分析,通过对路基不同位置产生不均匀沉降的模拟,计算分析了水泥混凝土路面结构的应力变化情况.分析结果表明,加厚的级配碎石底基层路面结构可有效地减小水泥混凝土路面板的荷载应力.在试验研究和理论分析的基础上,提出了柔性粒料底基层或垫层的合理厚度.     

利用粉煤灰改善级配碎石性能的试验研究

从半刚性基层沥青混凝土路面和级配碎石柔性基层路面的优缺点入手,在级配碎石中添加少量的粉煤灰,考察了不同级配类型的粉煤灰稳定碎石混合料性能,分别采用压实性能、强度和塑性变形、渗透性能进行了评价。研究表明,采用间断级配,根据填充系数决定粉煤灰用量,不但能提高纯级配碎石的模量、施工和易性、减小塑性变形,同时还使基层具有良好的排水性能,从而减少路面的反射裂缝。     

沙漠公路倒装式沥青路面力学性能研究

沙漠地区昼夜温差大,年最热月、最冷月极端气温均较为明显,公路产生温缩、干缩开裂病害难以避免,造成路面结构强度下降。基于此,提出沙漠公路倒装式沥青路面结构试验段方案,利用粒料类柔性基层防止或延缓沥青路面反射裂缝。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中路面结构验算方法,采用HPDS计算软件,分析研究倒装式沥青路面级配碎石层厚度、模量对路面结构力学性能影响以及路面结构的疲劳衰减性能。结果显示：级配碎石层过厚,容易造成沥青层的弯拉疲劳开裂,且路表弯沉值小幅减小,而厚度过小,不宜压实,容易产生离析,应以15～18 cm为宜;级配碎石层回弹模量越大,半刚性层疲劳开裂和沥青混合料层疲劳开裂对应的累计当量轴次以及沥青混合料层永久变形量均增大,半刚性层层底拉应力明显减小。     

微黏结水泥稳定级配碎石混合料试验研究

从半刚性基层沥青混凝土路面和级配碎石柔性基层路面的优缺点入手,在级配碎石中添加少量的水泥黏结料,考察了不同级配类型的水泥稳定碎石混合料性能,分别采用压实性能、强度和塑性变形、渗透性能进行了评价。研究表明,采用间断级配,掺加少量水泥(1%),不但能提高纯级配碎石的模量、施工和易性、减小塑性变形,同时还使基层具有良好的排水性能,从而减少路面的反射裂缝。     

高速公路改扩建工程新旧路面基层接缝处理施工技术研究与应用

依托京哈高速公路改扩建工程长余项目,在旧路二灰碎石基层、沥青面层的基础上,加宽新建水泥稳定碎石、沥青稳定碎石以及沥青面层结构。施工过程中通过不断探索研究,形成了一套新旧路面结构拼接施工技术方法,并在实际施工过程中运用实施,验证了路面拼接质量的可控性,并取得了良好的社会效益和经济效益。重点进行新旧路面结构层拼接前的清理、接缝处水泥浆的洒布与灌缝、接缝处混合料的离析控制、接缝处混合料的拌和以及碾压等施工工艺的研究与应用,以满足路面结构的整体性能和强度要求。     

微黏结二灰稳定级配碎石混合料试验研究

从半刚性基层沥青混凝土路面和级配碎石柔性基层路面的优缺点人手,在级配碎石中添加少量的黏结料,考察了不同级配类型的二灰稳定碎石混合料性能,分别采用压实性能、强度和塑性变形、渗透性能进行了评价.研究表明,掺加二灰后级配碎石混合料的性能显著提高.特别是二灰的填充系数为0.9,预留12%的空隙率的混合料,能提高纯级配碎石的模量、级配碎石的施工和易性、使基层具有良好的排水性能、减少路面反射裂缝.     

乳化沥青-水泥稳定碎石半柔性基层材料在旧路维修中的应用

以重庆市某旧路路面维修工程为依托介绍了乳化沥青—水泥稳定碎石半柔性基层材料的组成设计、性能及工程应用,提出按最佳级配、最佳流体含量、最佳沥青含量、最佳水泥含量的步骤来确定最佳配合比的方法。通过试验研究及实体工程的检验发现,乳化沥青—水泥稳定碎石半柔性基层材料具有良好的路用性能,并成功地运用于旧路维修工程。     

组合式沥青路面结构特性研究

在半刚性底基层上铺设级配碎石作为基层,形成级配碎石柔性基层和半刚性底基层组成的组合式路面结构,以解决半刚性路面排水不良、反射裂缝等问题。分析研究了这种组合式沥青路面的结构性能,并通过试验路的实践证明该组合式结构具有优良的路用性能。     

级配碎石基层沥青路面复合土工格栅最佳层位研究

为优化级配碎石基层沥青路面复合土工格栅结构,基于层状结构体系理论,采用黏弹性模型和Mohr-Coulomb模型表征沥青面层和级配碎石层的特性,通过Abaqus建模分析典型路面结构的应力、土工格栅的抗开裂性能和疲劳寿命,确定和试验路验证了土工格栅的最佳层位。结果表明:土工格栅位于沥青面层与级配碎石层交界面处时,级配碎石层受压,沥青层底的最大拉应力和拉应变最小,且结构疲劳寿命最长。综合考虑级配碎石厚度和模量对沥青层和半刚性基层层底最大拉应力的影响,建议级配碎石的模量≥300 MPa,厚度取15~20cm。研究成果可为复合路面结构提供设计理论依据和施工经验。