基于关键筛孔控制的SMA-13沥青混合料抗滑性能研究

本文主要研究SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料的原材料选择、控制关键筛孔4.75mm通过率变化集料级配、混合料设计,在混合料设计的基础上,成型车辙板,研究SMA-13沥青混合料的抗滑性能与集料级配之间的关系。研究发现:当2.36~4.75mm档沥青混合料的用量较小时,随着这档集料用量的增加,路面的摆值及构造深度会随之增加当这档集料用量增加到一定程度,再增加该档集料用量,路面构造深度及摆值反而会降低。     

级配对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响

为提高乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性,采用垂直振动法成型圆柱体试件确定混合料最大干密度和最佳含水率,以此为依据成型标准车辙试件进行车辙试验,分析矿粉、机制砂和9.5~19 mm粗集料掺量对乳化沥青冷再生混合料高温性能的影响。结果表明,随矿粉掺量的增加,冷再生混合料动稳定度迅速增长,矿粉掺量大于3%时矿粉对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响不再显著,矿粉掺量为3%时动稳定度提高41%;随机制砂掺量的增加,冷再生混合料动稳定度呈抛物线变化,机制砂掺量为20%时达到峰值,动稳定度提高152%;随9.5~19 mm粗集料掺量的增加,冷再生混合料动稳定度呈抛物线变化,9.5~19mm粗集料掺量为10%~30%时动稳定度提高60%~97%。建议冷再生混合料中9.5~19 mm粗集料、机制砂、矿粉掺量分别取10%~30%、20%、3%。     

泡沫沥青就地冷再生混合料力学性能影响因素研究

研究了水泥掺量、9.5～19、19～26.5mm粗集料掺量对泡沫沥青就地冷再生混合料力学性能的影响,结果表明:随水泥掺量增加,混合料力学性能逐渐增加,随着9.5～19mm粗集料掺量增加,劈裂强度、稳定度先增加后减小;随着19～26.5mm粗集料掺量增加,混合料力学性能先增加后减小;根据力学性能最优原则,优先推荐掺加19～26.5mm粗集料和水泥。     

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%。     

粗细集料对沥青混合料均匀性影响研究

为了研究粗细集料对沥青混合料均匀性的影响,基于沥青混合料均匀性指标,以AC-16为例,分别研究4.75 mm档集料和2.36 mm档集料对沥青混合料均匀性的影响.研究结果显示:无论是从沥青混合料均匀性指标,还是相应的沥青混合料力学性能的变异性角度来看,粗细集料都影响沥青混合料均匀性,而且集料中4.75 mm这档集料比2.36 mm这档集料对沥青混合料均匀性的影响要显著.     

水泥稳定碎石基层成型早期内部温度场解析与温缩裂缝控制

通过不同配比集料的比对试验,论证了水稳碎石基层早期温缩开裂的形成原因及其危害性,对水泥含量和水泥品种选择、集料级配等进行了试验分析,并结合试验结果给出了相应的防治措施。结果表明:在水稳混合料设计时,当水泥用量为5%时,混合料最大温缩应变最小;外掺剂掺量在3%时,混合料具有相对较小的最大温缩应变;为降低混合料的温缩应变,应控制细集料的含量,4.75 mm通过量宜在29%~34%之间;水泥稳定碎石混合料在60~-30℃的温缩系数变化规律是相似的,总体是逐渐减小的,在摊铺初期温缩系数最大,在40~5℃期间敏感性最强,至冰点阶段达到最小。应尽可能采用强度高、低水化热、高放热速率的水泥。     

基于骨架结构的AC-20沥青混合料粗集料组成设计研究

为了更好地提高AC-20沥青混合料抗车辙能力,利用捣实密度试验和CBR试验,根据逐级填充理论,将不同比例的次一级集料和粗级集料相互混合,研究粗集料混合后的密实度和承载力。试验结果表明,随着次一级集料比例的增大,间隙率几乎都出现先减小后增大的趋势,而CBR值都出现先增大后减小的趋势,存在最佳的次级集料比例使混合集料的密实度和承载力最大。综合确定各档集料的最佳混合比例为26.5~19mm：19~16mm：16~13.2mm：13.2~9.5mm：9.5-4.75mm=20.5%：20.5%：22.1%：21%：16%。     

掺水泥泡沫沥青冷再生混合料路用性能研究

为优化泡沫沥青就地冷再生混合料级配,研究了水泥、机制砂和19～26.5 mm粗集料对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响。结果表明:与不掺水泥相比,掺1.5%的水泥,冷再生混合料的冻融强度比、动稳定度、弯拉强度分别提高19.0%,160.0%,18.0%。机制砂掺量为20.0%时,与不掺机制砂相比,冻融劈裂强度比、动稳定度、抗弯拉强度可分别提高10.0%,62.0%,13.0%;9.5~19 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%时,与不掺粗集料相比,动稳定度可至少提高96.0%。建议冷再生混合料中19～26.5 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%,机制砂掺量为20.0%,水泥掺量为1.5%。     

基于级配优化对掺水泥泡沫沥青就地冷再生混合料高温性能的影响

研究了水泥、机制砂、19~26.5 mm粗集料掺量对泡沫沥青冷再生混合料高温稳定性能的影响。结果表明:随着水泥用量增加,冷再生混合料高温稳定性能逐渐增加,至少提高160%;随机制砂掺量增加,冷再生混合料高温稳定性能,先增大后减小,当机制砂用量为20%时,高温稳定性能至少提高62%;随19~26.5 mm粗集料用量增加,冷再生混合料高温稳定性能,先增加后减小,当粗集料用量为10%~20%时,冷再生高温稳定性能,至少提高105%;基于高温稳定性能进行级配优化时,应优选考虑掺加1.5%水泥和10%~20%的19     

陶瓷热阻式沥青路面温度场仿真研究

将陶瓷粉末等体积替代 SMA-13的细集料(替代率分别为10%,20%,30%,40%,50%)制备陶瓷粉末沥青混凝土,研究陶瓷沥青混凝土的热物性参数;建立基于热传导理论的沥青路面温度场模型,模拟不同陶瓷粉末掺量的沥青混凝土在运营阶段的路面温度变化,以及摊铺施工阶段路面温度散失情况。建立车辙分析模型,模拟陶瓷沥青混凝土在温度和荷载耦合作用下的永久变形。结果表明,陶瓷粉末沥青混凝土的导热系数降低;与 SMA-13沥青混合料相比,掺量为50%的陶瓷沥青混合料①在运营阶段路表4 cm 深度处的最高温度降低了4.42℃;②在施工阶段根据温度热散失得到的有效压实时间增加24 min;③其永久变形为1.12 cm,比无隔热层路面减少56%。     

超薄磨耗层矿料级配试验研究

针对超薄磨耗层SMA-10矿料级配,在现行技术规范提供的级配范围基础上,以2.36 mm作为关键控制筛孔,设计了13种SMA-10级配;采用旋转压实法成型混合料试件,测试并计算混合料的体积指标,对比分析关键体积指标与2.36～4.75 mm集料含量之间的关系,并对满足级配设计要求的沥青混合料进行路用性能评价.研究结果表明,当2.36～4.75 mm集料含量为0～8%或20%～28%时,所获得SMA-10混合料的体积指标更容易满足设计要求;其中,2.36～4.75 mm集料含量控制在0～8%时的矿料级配,更适合用于超薄磨耗层路面.     

预拌碎石对GMA浇注式沥青混凝土高温性能的影响

为研究预拌沥青碎石对钢桥面铺装结构高温抗车辙性能的影响,依据港珠澳大桥钢桥面铺装实体工程,开展GMA浇注式沥青混凝土的高温性能室内试验研究。首先设计GMA10和SMA13级配沥青混合料,然后制备不同预拌沥青种类(AH70#,SBS)、不同预拌沥青掺量(0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)、不同粒径(5~10 mm,10~15 mm,15~20 mm)的单级配碎石,分析不同粒径、撒布量、撒布方式、预拌沥青种类与掺量对单层GMA浇注式沥青混凝土和组合结构(SMA+GMA)高温性能的影响。结果表明:预拌碎石撒布可显著提高GMA浇注式沥青混合料的高温性能;在其他相同条件下,撒布粒径10~15 mm的预拌碎石对提高GMA浇注式沥青混合料的高温性能最为明显,高达30%左右;随着预拌碎石撒布量的增加,GMA浇注式沥青混合料的高温改善作用逐渐增强,撒布量在10~12 kg/m2改善效果最佳;碎石撒布方式和预拌沥青的类型对提高浇注式沥青混合料的车辙动稳定度影响较小;随着预拌沥青掺量的增加,GMA浇注式沥青混合料高温性能改善作用先增强后减弱,预拌沥青掺量0.2%~0.6%较为合理;干拌碎石在浇注式沥青混合料中的的隔热效果优于预拌沥青碎石的;预拌沥青碎石的撒布改善了组合结构的高温抗车辙性能,车辙深度降低10%左右,车辙动稳定提高25%左右;组合结构70℃车辙动稳定度指标更能真实反映南方湿热高温环境下钢桥面铺装结构的高温抗车辙性能。     

水泥粉煤灰稳定再生集料的路用性能研究

采用水泥粉煤灰作为无机结合料稳定再生集料,研究再生集料掺量、来源、龄期、外加剂等因素对水泥粉煤灰稳定碎石路用性能的影响。试验结果表明:水泥粉煤灰稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度以及弯拉强度随再生集料掺量的提高均呈先增大后减小的趋势,并在80%再生粗集料掺量时达到峰值;100%再生粗集料掺量时,混合料的强度比80%掺量略有降低,但仍高于全天然集料混合料的强度。使用再生细集料的全再生集料混合料的强度比100%再生粗集料混合料的强度提高大约30%;再生集料来源、成分与处理工艺影响水泥粉煤灰稳定再生碎石的力学指标;再生集料显著增加了混合料的干缩应变,采用专用外加剂可使再生集料混合料的应变接近天然集料混合料,建议在水泥粉煤灰稳定再生碎石配合比设计阶段增加干缩控制指标,推荐28d干缩应变不大于300×10-6。     

ARHM-13钢渣沥青混合料路用性能研究

为研究掺加钢渣ARHM-13沥青混合料的性能，采用体积法将粒径为9.5 mm～16 mm档钢渣等质量替代10 mm～15 mm档玄武岩集料，钢渣掺量设计为0%、30%、50%、70%及100%,依据马歇尔试验确定各组油石比，并通过高温车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及加速磨耗试验对不同钢渣掺量的ARHM-13沥青混合料的路用性能进行研究。结果表明：1)不同钢渣掺量的ARHM-13沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗滑性能均具有不同幅度的提升，其中动稳定度最高提升了19.79%,最大弯拉应变最高增加了6.30%;2)当钢渣掺量为30%时，相较于不掺加钢渣的沥青混合料，ARHM-13沥青混合料的冻融劈裂强度比提高了0.03%;当钢渣掺量分别为50%、70%和100%时，ARHM-13沥青混合料的冻融劈裂强度比分别降低了3.96%、6.25%和7.19%;3) 10万次荷载作用后摆值损失率最低为20.2%;4) ARHM-13沥青混合料的抗滑性能随钢渣掺量的增加呈先升后降趋势，且随着钢渣掺量的增加，衰减过程中回升现象出现的时间越延长，回升幅度越小；5)综合考...     

基于灰靶决策理论的钢渣沥青混合料最佳掺量研究

为研究钢渣胶粉改性沥青混合料的最佳钢渣掺量，对不同钢渣掺量下胶粉改性沥青混合料的路用性能进行研究。首先对钢渣进行微观特性分析，利用钢渣对AC-16玄武岩胶粉改性沥青混合料的10～20 mm、5～20 mm、3～20 mm等3档粗集料分别进行替换。以AC-16玄武岩胶粉改性沥青混合料集配曲线为基础，经过质量-体积换算，得到不同替换方式下各档钢渣所占比例。通过高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对钢渣-玄武岩胶粉改性沥青混合料高、低温及水稳定性进行研究。最后针对各项指标运用灰靶决策理论，计算选出钢渣替换玄武岩的最佳替换方案。结果表明：钢渣加入后混合料油石比降低，单位体积内实际沥青用量增大；钢渣替代玄武岩可改善混合料路用性能；钢渣替换5～20 mm玄武岩粗集料，混合料高温性能最优；随着钢渣掺量增大，低温性能、水稳定性越来越好；运用灰靶决策理论确定最佳方案为钢渣替换5～20 mm粗集料，此时掺量为58%。     

PEG/SiO_2相变颗粒对沥青混合料降温效果研究

为探究复合定形相变颗粒对沥青及沥青混合料路用性能及降温性能的影响,将自制的PEG/SiO_2复合定形相变颗粒掺入到基质沥青中制备相变沥青胶浆,通过动态剪切流变仪及模拟升温试验对不同相变材料掺量的沥青胶浆的高温抗车辙性能及温度敏感性进行试验对比研究,最后将其以等体积方式替代FAC-13级配中的0.075,0.15,0.3 mm集料,制备出相变储热沥青混合料,并研究0%,3%,5%相变颗粒掺量下沥青混合料比热容、室内外降温效果。研究结果表明,PEG/SiO_2颗粒表面的微孔结构能够吸附沥青中的轻质组分,从而间接增大沥青重质组分的相对含量,同时在测试温度范围内因发生固-液相转变而吸收部分热量,因此PEG/SiO_2颗粒能够起到储热降温的作用,还可以增强沥青胶浆的高温抗车辙性能;5%相变颗粒掺量下相变沥青混合料最大比热容达到1.35 J/(g·K),室内最高降温幅度可达5℃,室外最高降温幅度为6℃,经长期观测,相变沥青混合料相变循环可靠性高,具有较好的降温效果。     

水泥稳定碎石强嵌挤型骨架密实级配研究

为了提高水泥稳定碎石路用性能,分析了水泥稳定碎石组成结构对性能影响规律,提出级配设计原则和强嵌挤骨架密实级配,并通过室内试验验证了其路用性能。结果表明:强嵌挤骨架密实级配中9.5mm以上集料、4.75mm以下集料和0.075mm以下集料用量多,4.75～9.5mm集料用量少;强嵌挤骨架密实级配矿料的CBR值比规范骨架密实级配矿料提高了8%～14%;与规范骨架密实级配水泥稳定碎石相比,强嵌挤骨架密实级配水泥稳定碎石28天抗压强度、极限强度和劈裂强度分别提高了6%～12%、8%～20%、8%～15%。     

PEG/SiO_2相变颗粒对沥青混合料储热及高温性能的影响

利用相变材料物相转变时吸收或释放大量热量而本身温度保持不变的特性,用溶胶-凝胶法制备PEG/Si O2相变颗粒,并将其以等体积替代法替代粒径小于0.6 mm的细集料应用于沥青混合料中。考察了PEG/Si O2相变颗粒对4种不同级配的沥青混合料温度敏感性及高温稳定性的影响。结果表明,PEG/Si O2相变颗粒的掺入可降低沥青混合料的温度敏感性,并且掺量越大效果越明显,当其掺量达到5%时,可在自然光照条件下降温5℃以上,而级配对沥青混合料的温度敏感性影响不明显。PEG/Si O2相变颗粒对沥青混合料的高温稳定性影响与相变颗粒的掺量及沥青混合料的级配类型有关。相变颗粒的掺入在降低沥青混合料最高温度的同时,可降低沥青混合料发生高温车辙病害的可能性。     

不同建筑垃圾掺量的水泥稳定级配碎石混合料性能

基于无侧限抗压强度试验、弯拉强度试验、动态压缩模量试验、温缩与干缩试验与三分点加载疲劳试验，研究建筑垃圾再生集料（CWRM）掺量对水泥稳定级配碎石混合料力学性能、变形特性与抗疲劳耐久性能的影响，建立建筑垃圾再生水泥稳定级配碎石混合料力学性能之间的相关性。研究表明：随着CWRM掺量的增大，建筑垃圾再生集料水泥稳定碎石混合料的力学强度降低、干缩系数与温缩系数增大，同时抗疲劳耐久性能降低。建筑垃圾再生水泥稳定级配碎石混合料具有良好的抗疲劳耐久性能，建议适宜的CWRM掺量不超过40%，且水泥掺量宜为4%～6%。     

降温型负离子粉改性沥青混合料性能的研究

制备负离子粉改性沥青、并设计负离子粉改性沥青混合料,成型复合车辙板试件并埋置温度传感器,测试负离子粉改性沥青混合料的降温效果及路用性能。结果表明:负离子粉改性沥青路面有显著的降温效果,路表和5cm深度处的最高温度比普通沥青路面降低了11.4℃和10.3℃;比起普通沥青混合料,负离子粉改性沥青混合料的水稳定性提高4%左右,动稳定度提高了25.8%,而低温弯曲应变则降低了7.2%。