不同岩性细集料对沥青混合料路用性能的影响研究

分别采用玄武岩细集料及石灰岩细集料和玄武岩粗集料制备两种不同的AC-13C改性沥青混合料，以及分别采用花岗岩细集料及石灰岩细集料和花岗岩粗集料制备两种不同的AC-25C普通沥青混合料，对两组不同岩性的沥青混合料进行室内路用性能试验，分析两种不同岩性细集料对沥青混合料性能的影响。结果显示:粗集料为玄武岩时，用石灰岩细集料代替玄武岩细集料，能够提高混合料的水稳定性和高温稳定性；粗集料为花岗岩时，用石灰岩细集料代替花岗岩细集料不利于混合料的水稳定性和高温稳定性。     

细集料对沥青混合料空隙率影响分析

采用不同细集料、级配类型、油石比、沥青类型和成型方法成型试件进行试验，研究细集料对沥青混合料空隙率的影响，并计算试件空隙率。试验结果表明，采用玄武岩粗细集料成型试件，试件空隙率明显偏大，都超出规范要求范围；采用玄武岩粗集料和石灰岩细集料成型试件，试件空隙率较小，都满足规范要求。其主要原因是玄武岩细料毛体积密度偏大，并且其不容易压实。建议最好采用玄武岩粗集料和石灰岩细集料成型试件，慎重采用玄武岩粗细集料成型试件，如该地区缺少石灰岩细集料，则应先检测玄武岩细集料的特性。     

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。     

基于图像分析的粗集料三维形态指标研究

粗集料的三维形态特征对沥青混合料的路用性能有着重要影响.为了获取不同岩性、不同粒径粗集料的三维形状特征,利用粗集料形态特征研究系统,结合数字图像处理技术和数理统计方法,对不同岩性、不同粒径、多组粗集料进行了室内试验分析,方便准确地获取了集料的厚宽比和球度比的三维形态特征指标,并对石灰岩、花岗岩、玄武岩、安山岩、卵石,粒径分别为4.75 mm、9.5 mm、13.2 mm、16 mm、19 mm、26.5 mm的粗集料三维形态指标进行对比统计分析.试验结果表明:对于石灰岩、花岗岩、玄武岩、安山岩和卵石,当保证率为95％时,石灰岩的厚宽比最小,为0.290,其片状性较大,玄武岩的厚宽比最大,为0.366,其片状性较小.对于不同粒径的粗集料,花岗岩的厚宽比标准差最小,其变异性最小.花岗岩的球度随粒径变化最敏感,卵石的球度最接近1,即卵石的三维形状更接近球体.     

粗集料压碎值对多孔沥青混合料体积特征与路用性能的影响

为了明确粗集料压碎值对多孔沥青混合料性能的影响,选取玄武岩、破碎砾石和石灰岩3种不同压碎值的粗集料.首先采用击实试验模拟分析了粗集料和多孔沥青混合料受荷后的级配变化规律,其次探究了粗集料压碎值对多孔沥青混合料体积指标和路用性能的影响.研究结果表明:粗集料和沥青混合料受荷后9.5 mm筛孔集料的质量通过率变化最大,4.7...     

基于数字图像处理的粗集料二维形态特征参数分析

粗集料的形态特征与沥青混合料的路用性能关系紧密,对粗集料形态特征参数进行量化研究具有一定的实用价值。选取平面形状系数、圆度及分形维数三个粗集料二维形态特征指标,随机选取筛分后的各档粗集料,采用数字图像处理技术获取集料参数并基于数理统计进行非参数检验,得到其分布规律及参数值。研究表明:平面形状系数和圆度参数随粒径的增大而增大,且两者在石灰岩中均大于玄武岩,分维数区分度不明显,且参数服从正态分布。试验选取玄武岩9.5 mm进行抽样调查,应用偏度一峰度检验及信度优化实验结果。     

含不同粒径集料沥青混合料劈裂抗拉强度研究

设计了含不同粒径集料沥青混合料AC-9. 5、AC-4. 75、AC-2. 36、AC-1. 18以及AC-13C,对含不同粒径集料沥青混合料进行了配合比设计,并制备成型标准马歇尔试件。测定了各类含不同粒径集料沥青混合料的劈裂抗拉强度,分析了各类沥青混合料劈裂强度参数变化规律。结果表明:含不同粒径集料沥青混合料劈裂强度与集料粒径相关,劈裂强度规律表现为AC-13C AC-9. 5 AC-4. 75 AC-2. 36 AC-1. 18;其中4. 75～9. 5 mm集料对提升沥青混合料劈裂强度作用较明显。     

隧道弃渣片麻岩级配碎石应用研究

针对道路工程建设中产生大量隧道弃渣但利用率不高的情况,依托太行山高速西阜石家庄段,分析了隧道弃渣的岩性,通过室内试验评价了其物理力学性能,论证了其作为级配碎石基层集料的可行性;以细集料石灰岩掺配隧道弃渣片麻岩构成级配碎石混合料并研究相关特性。结果表明:采用石灰岩细集料替代隧道弃渣细集料可显著提高混合料的强度,同时替换0～3mm和3～5mm石灰岩的隧道弃渣级配碎石混合料CBR值可达377. 2%,无侧限抗压强度达1. 2MPa。     

一种评价沥青混合料矿料骨架强度的试验方法

基于局部加载设计了一种评价不含胶结料的沥青混合料骨架强度的试验方法,并研究了混合料类型、岩性、最大公称粒径对骨架强度的影响。通过建立ABAQUS有限元模型,确定贯入阻力试验的压头直径和贯入速率。压头直径为50mm及贯入速率为2.25mm/min时,具有最优的评价效果。对PAC-13,AC-13,Sup-20及Sup-25进行了贯入阻力试验,采用骨架破坏时的最大贯入压力评价沥青混合料的骨架强度,试验结果表明:PAC-13的骨架强度大于AC-13,Sup-25骨架强度大于Sup-20,玄武岩的骨架强度大于石灰岩。含有较多粗集料、最大公称粒径大和集料强度高的混合料具有更高的骨架强度,贯入阻力试验可真实评价沥青混合料的骨架强度。     

经济型SMA沥青混合料级配优化与路用性能研究

对石灰岩集料的经济型SMA沥青混合料开展矿料级配优化工作,首先根据逐级填充理论和粒子干涉理论确定粗集料最佳组成,以等体积替代方法试验得出细集料各含量最佳组成;然后通过分析粗、细集料含量与路用性能的关系,确定经济型SMA沥青混合料的最佳矿料级配;最后对经济型SMA路用性能与不同集料、级配混合料做了对比分析。结果表明:石灰岩集料级配优化后的经济型SMA混合料的高温性能与玄武岩集料SMA沥青混合料相当,低温性能与水稳定性优于玄武岩集料SMA沥青混合料。     

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%。     

基于集料几何特性的集料压实性能

基于数字图像技术,给出了反映集料大小、形状和棱角性的参数,即筛分直径、形状指数和棱角性指数,采用SGC旋转压实仪测试了不同岩性、不同粒径集料的压实性能,建立了集料几何特性与集料压实性能之间的关系.结果表明:同种岩性集料的筛分直径与集料压实初始密实度、密实度指数均有较好的线性关系,初始密实度随筛分直径的增大而减少,密实度指数随筛分直径的增大而增大;片麻岩与玄武岩集料压实初始密实度随集料形状指数的增大而减小,片麻岩与玄武岩集料压实密实度指数随集料形状指数的增大而增大;石灰岩2与玄武岩集料压实初始密实度随集料棱角性指数的增大而增大,石灰岩2和玄武岩集料压实密实度指数随集料棱角性指数的增大而减小.     

密级配沥青混合料均匀性评价

为了克服传统沥青混合料均匀性评价准确度低和耗时长的不足,采用数字图像技术定量评价不同类型的密级配沥青混合料均匀性。提出相邻粗集料区域面积比相对平均差作为评价指标来分析评价SMA-13和AC-13C两种类型混合料的均匀性。结果表明：SMA-13比AC-13C的相邻粗集料区域面积比相对平均差降低了33.1%,SMA-13的均匀性显著好于AC-13C。集料粒径的不同对混合料均匀性有较大影响,各档粗集料的均匀性随粒径增长呈二次抛物线分布规律,4.5~9.5mm档位集料的均匀性最好,＞13.2mm档位集料均匀性最差。混合料的局部与整体均匀性存在较好的对比效果。     

基于统计分析的沥青混合料导热系数研究

通过分析沥青用量、空隙率、最大公称粒径与沥青混合料导热系数的相关性,发现在不考虑集料类型情况下,决定导热系数变化的关键因素;以空隙率为协变量,进行协方差分析,得出各集料间沥青混合料导热系数的显著差异,据此将沥青混合料归类;拟合各类沥青混合料空隙率与导热系数关系式,用t检验计算不能回归拟合的沥青混合料在不同空隙率间的导热系数差异。研究结果表明,不考虑集料类型的差异时,空隙率与导热系数线性关系最好;协方差分析结果显示,可将沥青混合料分为1号(石灰岩)、2号(片麻岩、闪长岩)和3号(玄武岩、美国碎石)沥青混合料3类;通过回归,1号、2号沥青混合料空隙率与导热系数分别呈乘幂相关和线性相关,3号沥青混合料空隙率范围0%～5%与5%～10%间导热系数存在显著差异。     

高碳铬铁渣稀浆封层路用性能研究

为解决高碳铬铁渣堆存及开采石料造成的环境污染和破坏问题,以高碳铬铁渣作为集料,分别以不同粒径替代稀浆封层混合料中玄武岩,通过车辙试验、湿轮磨耗试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、摆式仪测定路面摩擦系数试验对稀浆封层混合料的抗车辙性能、抗水损害性能、低温抗裂性能及抗滑能力进行评价。结果表明：将高碳铬铁渣作为集料替代玄武岩,可明显地提高稀浆混合料的抗车辙性能、低温性能及抗滑能力,4.75 mm～9.5 mm粒径的铬铁渣影响最为显著;铬铁渣的掺入会降低稀浆混合料的抗水损害能力,随着铬铁渣代替量的增加而降低,高碳铬铁渣在稀浆封层中具有一定的适用性。     

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%。     

基于图像分析的粗集料形状特征参数及分布规律

沥青混合料的路用性能受粗集料的形状特征影响显著。为解决集料基本轮廓形状特征的测量和表征问题,通过对集料进行清洗、染色、烘干、平铺拍照等一系列试验,使用MATLAB软件编程计算,对试验采集的玄武岩粒径分别为4.75,9.5,13.2,16,19 mm的粗集料图像进行了增强、分割等处理。基于数字图像处理技术计算得到不同粒径集料的大小指标(长短轴、周长和面积)。引入形状参数指标(矩形度、形状指数和棱角性),通过集料大小指标计算了不同颗粒的形状特征参数。基于统计学方法研究了各形状特征参数的分布规律,利用线性回归模型分析了各形状特征参数与级配的相关性,并通过形状参数对集料加工和混合料级配进行了评价。结果表明:矩形度在数值上体现出较好的一致性,平均值与最大值变化幅度小,粒径为9.5 mm的集料矩形度分布更均匀;形状指数的平均值和最小值变化不明显,在数值上其差异性较大;不同粒径集料的棱角性差异性较大,棱角性大于1.20的集料颗粒较少;矩形度和棱角性与集料级配之间有着较好的相关性,而形状指数与级配不相关;矩形度和棱角性能够表征混合料级配的粗细;形状指数可以评价集料加工是否符合要求,为混合料级配范围的确定提供依据。     

玄武岩集料特性与混合料性能灰色关联度分析

察哈尔地区有着丰富的玄武岩储存量,但缺乏对当地玄武岩集料和沥青混合料路用性能的研究。文章利用灰色关联度分析了玄武岩集料特性指标对沥青混合料路用性能的影响程度,提出了3种集料宏观指标用于察哈尔地区玄武岩选材的指导,并通过当地试验段的铺筑对关联度及路用性能的预估进行验证,证明灰色关联度分析法可以在一定程度上通过集料特性对混合料路用性能进行预测。     

以石灰岩为粗骨料的PAC-16型排水沥青混合料配合比设计研究

排水沥青混合料粗集料多采用强度较高的玄武岩或辉绿岩，石灰岩应用较少。为研究石灰岩用作排水沥青混合料粗集料的可行性，文章在借鉴国内外研究成果的基础上，结合石灰岩粗集料技术性能，通过级配的选择和油石比的确定，开展析漏、稳定度等排水沥青混合料技术指标验证，观察并分析了关键参数对石灰岩排水沥青混合料路用性能的影响，并确定了适用于本研究的最佳配合比设计。最终通过试验段的铺筑和6年后的性能测试，验证了石灰岩可作为排水沥青路面粗骨料进行使用。     

石灰岩与玄武岩混合粗集料压碎特性分析

为揭示石灰岩与玄武岩混合粗集料的压碎特性,将其按不同比例混合掺配成5组粗集料,并进行压碎试验。通过压碎力学指标及各筛档质量剩余百分率分析,确定了在压碎过程中各筛档集料承受作用力的分布规律,揭示了混合粗集料中不同岩性集料在压碎受力模式方面存在明显的"弃弱保强"关系。试验表明:混合粗集料更易于形成"楔体效应",该效应有利于矿质混合料骨架嵌挤作用的形成,对提高混合料结构稳定性有利。研究成果为石灰岩与玄武岩集料的掺配使用提供了试验支撑,验证了该掺配方案在路面工程应用中的可行性。