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。     

空隙率对沥青混合料水稳定性与渗水性能的影响

水损坏是沥青路面主要病害之一,而空隙过大、存在渗水通道是引发水损害的主要原因之一。为了研究不同空隙率对沥青混合料水稳定性和渗水性能的影响,制备了不同空隙率的沥青混合料试件,并分别进行了饱水率试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及渗水性能试验。结果表明：沥青混合料试件的饱水率随空隙率增大而增加,且空隙率超过8%时,饱水率快速增加;残留稳定度和冻融劈裂强度比均随空隙率增大而减小;沥青混合料试件的渗水系数随着空隙率的增大而增加,且空隙率大于8%时,沥青混合料的渗水系数急剧增大。     

矿料级配对多孔沥青混合料空隙分布特性的影响

通过将X射线CT技术、数字图像处理技术与分形理论相结合,分析了矿料级配对多孔沥青混合料空隙率、空隙直径、空隙数量、空隙分维数等参数的影响规律。结果表明:随着空隙率的逐渐减小,空隙等效直径范围从空隙率为18.8%时的3.9～4.8mm减少到空隙率为4%时的1.5～2.9mm,空隙等效直径平均值从4.3mm降低到2.0mm;空隙数量、空隙率与等效直径沿试件高度方向分布规律较为一致;空隙轮廓分维数随着空隙率的不断减小而逐渐增大,且空隙轮廓分维数与空隙率呈现出显著的函数关系;多孔沥青混合料与普通沥青混合料空隙率的分界值约为14%;多孔沥青混合料空隙数量并不多,而是空隙等效直径较大。     

不同方法测量的排水沥青混合料试件空隙率关系

排水沥青混合料路面的排水机能和耐久性均与混合料的空隙率密切相关。因此,测出排水沥青混合料试件的空隙率显得非常关键。提出连续空隙率的测量方法,对设计空隙率为15%~25%的排水沥青混合料试件,采用体积法和真空密封法测量并计算其空隙率和连续空隙率。研究表明,体积法测量的空隙率的变异性比真空密封法测量的空隙率变异性大。体积法和真空密封法测量的空隙率与连续空隙率的相关性大,回归效果显著。     

不同空隙率排水性沥青混合料宏观性能与微细观空隙结构研究

为了兼顾排水性沥青混合料排水性能与耐久性能,在JTG F40-2004推荐的OGFC-13矿料级配范围内选取5种级配,使得5种级配排水性沥青混合料空隙率为18%～24%,针对室内试验试验研究不同空隙率排水性沥青混合料力学性能、路用性能、疲劳性能,基于X-Ray CT的无损检测技术获取排水性沥青混合料内部的细微观空隙形态,采用平均空隙直径、空隙级配未评价指标,研究不同级配排水性沥青混合料的微观空隙分布特征,最后建立排水性沥青混合料细微观空隙结构与其宏观路用性能之间的关系。结果表明,9.5、4.75、2.36 mm这3种筛孔通过百分率与空隙率的相关性最好;在20%～21%空隙率时排水性沥青混合料的动稳定度达到峰值,抗弯拉强度、弯曲应变、浸水马歇残留稳定度、冻融劈裂强度比及各应力水平下的疲劳寿命随着空隙率增大而减小;排水性沥青混合料空隙体积测算的平均空隙直径为6.8～10.3 mm,表面积测算的平均空隙直径为8.8～13.4 mm,直径大于4 mm的空隙数量占总空隙数量的75%以上。建议排水性沥青混合料适宜的空隙率为20%～22%。     

低温沥青混合料抗冻性能试验研究

针对低温沥青混合料抗冻性能差问题,结合表面自由能理论对低温沥青、混合料配合比进行了设计,研究了低温沥青混合料的压实特性,并分析了沥青与集料粘附性及空隙率对抗冻性能影响。结果表明,低温沥青混合料压实特性与环境温度、击实次数具有较好的相关性;沥青与集料粘附性能有效改善混合料抗冻性能;最不利空隙率为8.3%,临界空隙率为12%;LB—13级配初始强度及抗冻性能均优于AC—13级配。     

沥青混合料空隙率拓扑优化研究

空隙率是沥青混合料的主要体积参数之一,直接影响到沥青路面的强度特性和路用性能。本文应用拓扑优化方法,主要研究了沥青混合料空隙率变化时其变形能的变化规律。首先模拟静力荷载作用下试件变形,得到5种不同空隙率试件的应变能与空隙率的变化情况,并基于应变能指标与强度的关系,研究了空隙率与强度的关系。研究结果表明,试件强度随着空隙率的增大而不断下降,空隙率由5%增加到30%时,应变能则由0.15627增大到0.20566,增长31.61%。本文模拟结果与大量试验结果统计分析吻合,证明了拓扑优化方法用于模拟分析沥青混合料性能具有可行性。     

沥青混合料的渗透性试验研究

为探讨高速公路路面结构中沥青混合料的渗透性能,采用变水头柔性侧壁渗透仪分别测定了不同空隙率水平下SMA-13,AC-16,AC-20三种沥青混合料的渗透系数,同时结合相关研究成果,将空隙率影响沥青混合料渗透系数的变化关系进行对比分析,结果表明:①三种级配类型沥青混合料的渗透系数均随空隙率的增大而增大,渗透系数的拐点位置在空隙率8%~9%之间;②空隙率8%时,连续级配AC-16和AC-20的渗水系数低于间断级配SMA-13;空隙率8%时,SMA-13的渗透系数则小于AC-20;③相同空隙率的条件下,AC-16的渗透系数明显小于AC-20。     

沥青膜厚对沥青混合料工程性能的影响

沥青膜的厚度对沥青混凝土的技术性质有显著的影响,通常推荐沥青膜的最小厚度在6～8 μm,然而这一结论并没有充分的研究论据.本文研究沥青膜厚对不同级配沥青混合料工程性质的影响,确定对于不同级配下沥青混凝土中沥青膜厚的最佳值.对于空隙率为3～6%的沥青混合料,最佳的沥青膜厚应在 8 μm 左右;对于空隙率为4～10%的沥青混合料,最佳的沥青膜厚应在 10 μm 左右;对于空隙率为15%以上的大空隙沥青混合料,最佳的沥青膜厚应在 12 μm 左右.     

沥青混合料空隙率测定方法研究

介绍封口膜密封法测定压实沥青混合料空隙率。通过与常用空隙率试验方法对比,分析表干法、蜡封法、水中重法以及封口膜密封法的优缺点。封口膜密封法操作简单、对试验设备要求低,可以方便地测出吸水率大于2%的沥青混合料试件空隙率。试验结果表明:开口空隙体积对试件空隙率影响较大,封口膜密封法得到的空隙率比蜡封法大,数据的变异性比蜡封法小。     

CT扫描技术用于浇注式沥青混合料空隙特征分析研究

为分析浇注式沥青混凝土内部空隙特性,以毕都高速公路北盘江大桥钢桥面铺装工程为依托,采用工业计算机层析成像系统扫描、重构浇注式混凝土GA-10试件的内部空隙率。结果表明:GA-10试件空隙率大于2%,其内部空隙体积大部分都是小于0.5 mm3的闭口空隙和非连通孔隙,混凝土具有较好的防渗水性能,且内部空隙分布变异性显著低于常规热拌热压沥青混凝土AC-10,其中试件中部的空隙率显著高于试件平均空隙率和试件两端的空隙率,建议在GA配比设计中引入4%～5%的目标空隙率指标用于级配与最佳沥青用量等主要配比参数的确定。     

抗滑降噪型隧道沥青混合料设计

针对隧道路面噪音大、抗滑性能差、发生火灾时易引起沥青产生浓烟等缺陷,设计了抗滑降噪型沥青混合料,采用大空隙沥青混合料结构降低隧道路面噪音、提高抗滑性能,并采用阻燃剂降低隧道火灾危险性。对抗滑降噪型沥青混合料的降噪性能、抗剪性能、水稳定性能、渗水性能、抗滑性能等综合性能与空隙率的关系进行研究,确定合理空隙率,并铺筑试验路进行验证。结果表明:抗滑降噪型隧道沥青路面比普通隧道沥青路面噪音降低约6dB,抗滑性能提高20%;混合料的目标空隙率宜控制在19%,施工现场路面空隙率宜控制在16%～21%。在隧道中采用该混合料可有效提高隧道路面的使用性能,改善隧道运营环境。     

空隙率对沥青混凝土路面透水性影响及施工中的控制

沥青混合料空隙率是影响沥青混凝土路面透水性的主要因素,为了评价沥青混合料透水性与空隙率的关系以及沥青混凝土路面施工中空隙率控制方法,本文对沥青混合料透水性进行了室内与现场试验分析,并通过正交试验分析级配波动对沥青混合料透水性的影响。分析结果表明:沥青混合料空隙率与透水性成指数关系,空隙率越大,透水性越强;沥青用量和通过0.075 mm筛孔的质量百分率的波动对沥青混凝土路面的渗水性影响最大。     

高速公路抗车辙沥青混合料体积设计参数研究

基于对沥青混合料抗车辙性能的研究,分析了体积指标空隙率对混合料水稳定性、高温性能,以及模量性能的影响,发现空隙率在2%~6%之间,沥青混合料的水稳定性差异不大;在一定范围内提高压实功和设计空隙率,有利于提升硬质沥青高模量混合料的抗车辙性能。同时通过室内模拟实验,发现混合料厚度减少对降温时间的影响幅度最大为90%,气温和风速的影响幅度为30%~40%,湿度条件的影响幅度为5%~10%。     

不同空隙率沥青混合料的粘弹性能

为了研究沥青混合料在宽频范围内的动态粘弹性能,采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同空隙率沥青混合料进行动态频率扫描,得到了复数剪切模量和相位角等粘弹参数。根据时温等效原理,得到了复数剪切模量、相位角随频率变化的主曲线,同时分析了频率、沥青种类、温度和空隙率对沥青混合料粘弹性能的影响;基于主曲线采用CAM模型拟合分析了不同空隙率沥青混合料试件的粘弹性能。结果表明:频率与温度对不同空隙率沥青混合料粘弹性能的影响规律相同;沥青混合料相位角主曲线在中高温时欠光滑;沥青混合料粘弹性能对空隙率有较强的依赖性;应用CAM模型可以较好地分析不同空隙率沥青混合料的粘弹性能,为沥青混合料设计和性能评价提供参考。     

空隙率对沥青混凝土的重大影响

利用国内外的已有资料较详细地论述了沥青混凝土的空隙率对其透水性、氧化、抗永久形变能力和强度的重大影响。进一步证明，沥青面层所用混合料应该是马歇尔试验空隙率为3%-4%的密实式级配。     

基于温度的Sasobit温拌沥青混合料路面性能研究

温拌沥青混合料是一种新型的沥青混合料,其施工温度介于热拌沥青混合料与冷拌沥青混合料之间。通过室内试验研究了3种基质沥青加入3%Sasobit的沥青混合料在不同拌和、成型温度下路面性能的变化规律。并与3种基质沥青热拌混合料的路面性能进行横向对比。结果表明:随着温度的增加,温拌沥青的空隙率有所降低、动稳定度有所提高、弯拉应变呈现先增加后减小趋势。保证相同空隙率、动稳定度情况下,3种基质沥青加入3%Sasobit的温拌沥青混合料较基质沥青热拌混合料的拌和、成型温度均有所降低。相同温度下,克拉玛依90#基质沥青加入3%Sasobit的温拌沥青混合料(K90#3%)空隙率最小,辽河90#加入3%Sasobit的温拌沥青混合料(L90#3%)动稳定度最好,3种基质沥青温拌混合料的弯拉应变相差不大。     

排水性沥青混合料降噪性能测试研究

研制并开发沥青混合料吸声降噪性能室内测试的仪器,采用单传声器法对不同空隙率以及相同空隙率下不同最大公称粒径的沥青混合料进行吸声系数的测试,并对试验路段的降噪效果进行现场测试。分析空隙率、最大公称粒径对沥青混合料吸声性能的影响。发现空隙率尤其是有效空隙率是影响沥青混合料吸声系数的关键因素;最大公称粒径4 75mm级配的排水性沥青混合料吸声效果明显。结果表明,提高空隙率,采用较小最大公称粒径级配的方案都能有效提高沥青混合料的吸声降噪能力。     

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.     

多孔隙沥青混合料渗水性能试验研究

通过采用体积法测定马歇尔试件空隙率及连通空隙率,采用渗水装置测试不同类型沥青混合料渗水系数,并对试验路段跟踪观测,得到了渗水系数与多种影响因素的关系。结果表明:空隙率特别是连通空隙率、沥青混合料的集料种类、级配类型、沥青掺加量、路面构造深度及路面厚度对沥青混合料渗水性能有较大影响;级配越粗、连通空隙率越大、路面构造深度越大、面层厚度较小的沥青混合料渗水能力越好。研究发现连通空隙率与渗水系数的相关性良好。