基于图像技术的大空隙沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的PAC-13和PAC-16混合料马歇尔试件作为载体,运用cosmos图像处理技术获取了混合料试件的内部有效空隙分布,分析了有效空隙分布特征与混合料路用性能的关系。结果表明:有效空隙图像可以定性描述大空隙沥青混合料的连通情况和分布特性,相同检测面积内最大骨料粒径越大形成的有效空隙(面积)越大,有效空隙率分布范围为6.5%～12.8%;大空隙沥青混合料的强度和马歇尔稳定度都随着空隙率或面积率的增加而减少;大空隙沥青混合料的渗透系数随着空隙率或面积率的增大而增大;有效空隙面积(面积率)与大空隙沥青混合料空隙率具有一致性,可以用于分析大空隙沥青混合料的有效空隙分布及其路用性能变化趋势。     

沥青混合料内部空隙分布特征(英文)

利用X-rayCT无损检测设备分别对Marshall与SGC成型的AC-16、SMA-16与OGFC-16三种沥青混合料的内部结构进行扫描, 利用数字图像处理技术, 分析了混合料内部的空隙分布特征。分析结果表明: 沥青混合料内部空隙呈不均匀分布状态, 其变异性受成型方式与级配型式的影响。在试件的高度方向, SGC成型试件的内部空隙总体上呈现“两头大、中间小”的特性, 但Marshall成型试件的空隙分布特征并不显著。在试件的横向, AC-16与SMA-16试件的空隙较多地分布在试件边缘, 试件呈“外疏内密”状态。     

沥青混合料禁区路用性能研究

对禁区下、禁区偏下、禁区中间、禁区偏上、禁区上以及规范中的AC-16中值6种级配的沥青混合料进行路用性能试验与分析,得出:禁区的规定是不必要的,通过禁区中间级配的路用性能最优.     

沥青混合料禁区路用性能研究

对禁区下、禁区偏下、禁区中间、禁区偏上、禁区上以及规范中的AC-16中值6种级配的沥青混合料进行路用性能试验与分析,得出:禁区的规定是不必要的,通过禁区中间级配的路用性能最优.     

铁尾矿沥青混合料的路用性能

为减少大量堆放的固废材料铁尾矿对生态环境的影响,以铁尾矿自身集料特性为基础,探索将铁尾矿用作沥青路面骨料的可行性。以玄武岩矿料为对照组,检测铁尾矿物理指标,更换不同粒径的铁尾矿制备试件,进行车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验及三轮加速磨耗试验评估其路用性能。结果表明：铁尾矿沥青混合料的性能符合沥青路面层的基本要求;与玄武岩沥青混合料相比,掺加粒径为4.75～13.20 mm的铁尾矿沥青混合料路用性能改善最明显,高温动稳定度升高16.55%,低温最大拉应变为玄武岩的1.13倍,浸水残留稳定度降低6.58%,冻融劈裂试验的残留强度比降低8.03%,且抗滑性能始终优于玄武岩,各项路用性能均能满足规范要求。     

粗集料纹理对钢渣多孔沥青混合料的路用性能影响研究

为了研究粗集料表面纹理对钢渣多孔沥青混合料路用性能的影响,采用洛杉矶磨耗机对钢渣粗集料进行磨耗作用(0、500、1 500次),以生产不同表面粗糙度的集料,通过配合比设计制备了3种多孔沥青混合料,并分别对其进行了高温稳定性、低温抗裂性、渗水性、水稳定性、抗滑性以及抗松散性等性能测试研究。结果表明,集料表面纹理对多孔沥青混合料的相关路用性能影响显著,其高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性和抗松散性均表现良好,满足规范要求,且各性能指标均随着集料表面粗糙度的降低而下降,当粗糙度下降44.1%时,高温抗车辙性能和抗滑性能指标分别降低了19.25%和12%。多孔沥青混合料在保持良好渗水性的同时,受粗集料表面纹理粗糙度的影响较小,粗糙的表面纹理可有效减轻集料之间的滑动。选择具有足够表面纹理粗糙度的集料将是确保多孔沥青混合料具有所需性能的有效解决方案,建议在混合料中使用表面粗糙的集料。     

基于空隙模型的大空隙沥青混合料设计

空隙率的大小对大空隙沥青混合料的渗透性及力学性能具有很大影响,透水铺面应根据用途选择合适的空隙率,在一定的水头（降雨强度）下利用空隙模型确定的目标空隙率进行混合料配合比设计．结果表明,空隙模型确定的目标空隙率可为混合料的配合比设计提供理论指导,提高了传统设计方法的工作效率和准确性．     

大粒径透水性沥青混合料的路用性能研究

随着经济的不断发展,我国公路交通量迅速增长,沥青路面普遍出现了车辙以及耐久性较差等路面质量问题,大粒径透水沥青混合料作为柔性联接层,可以有效预防路面的车辙以及反射裂缝等病害。首先分析大粒径透水沥青混合料的优势,进而详细论述了大粒径透水沥青混合料的路用性能,可以为类似应用研究提供可靠的参考。     

相变沥青混合料调温效果及路用性能研究

为掌握相变沥青混合料调温效果及其路用性能,制备PEG2000/硅溶胶相变材料,研究其配比和掺量对沥青混合料调温效果的影响,进而就相变沥青混合料路用性能进行试验分析.结果表明:温度高于40℃后,PEG2000/硅溶胶相变材料能有效降低沥青混合料高温持续时间,且降温效果随相变材料中PEG2000比例提高呈先提高后降低趋势,随相变材料掺量增加呈线性提高趋势;沥青混合料升温过程中,其高温稳定性随相变材料掺量增加逐渐提高,而沥青混合料升温稳定后,高温稳定性随相变材料掺量增加逐渐降低;沥青混合料低温抗裂性随相变材料掺量增加呈先变好后变差趋势,掺量为3％时,低温抗裂性最优,水稳定性则随相变材料增加逐渐下降;推荐采用PEG2000与硅溶胶比例为5:10、掺量为3％制备相变沥青混合料,此时调温效果优良,且各项路用性能满足规范要求.     

沥青性质对排水性沥青混合料性能的影响

对三种空隙率相同, 但沥青结合料不同的排水性沥青混合料及一种密级配沥青混合料AC-16-Ⅰ进行了性能试验。发现随着沥青60℃粘度的提高, 排水性沥青混合料的抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度明显增大, 动稳定度、水稳定性和低温性能显著提高, 但透水能力、抗滑性能变化不大; 同时排水性沥青混合料的各项强度指标均低于密级配沥青混合料。结果表明沥青的60℃粘度是影响排水性沥青混合料路用性能的关键指标, 应选用高粘度的改性沥青作为排水性沥青混合料的粘结料。     

排水性沥青混合料耐久性

通过对相同空隙率的两种级配、四种不同沥青结合料的排水性沥青混合料进行了高温稳定性、水稳定性和低温稳定性试验, 研究了沥青性质、集料级配对排水性沥青混合料耐久性的影响。通过试验发现随着沥青60℃粘度的提高, 排水性沥青混合料的动稳定度、水稳定性和低温性能显著提高; 对于同种沥青结合料, 良好的集料级配可以极大地改善排水性沥青混合料的耐久性; 选用高粘度的改性沥青, 选取合理的集料级配可以保证排水性沥青混合料具有良好的耐久性。     

排水性沥青混合料析漏损失控制指标

为了确定合理的析漏损失控制指标, 通过室内析漏与飞散试验, 根据析漏较小而强度和耐久性佳的原则, 确定了排水性沥青混合料的最佳沥青用量, 与满足现行规范析漏要求确定的沥青用量进行了对比分析, 并研究了细集料对混合料析漏损失的影响。分析结果表明: 现行的规范析漏损失不大于0.3%指标是不合理的, 提出以不大于0.8%作为排水性沥青混合料析漏损失的控制标准, 施工中混合料的各项性能指标的变异性小, 主要性能指标的检测结果均优于技术要求, 确保了排水性沥青路面施工质量的稳定性。     

Image analysis of aggregate, mastic and air void phases for asphalt mixture

The shape characterization and spatial distribution of aggregate,mastic and air void phases for asphalt mixture were analyzed.Three air void percentage asphalt mixtures,4%,7% and 8%,respectively,were cut into cross sections and polished.X-ray scanning microscope was used to capture aggregate,mastic,air void phase by the image.The average of polygon diameter was chosen as a threshold to determine which aggregates would be retained on a given sieve.The aggregate morphological image from scanned image was utilized by digital image processing method to calculate the gradation of aggregate and simulate the real gradation.Analysis result shows that the air void of asphalt mixture has influence on the correlation between calculation gradation and actual gradation.When comparing 4.75 mm sieve size of 4%,7% and 8% air void asphalt mixtures,7% air void asphalt mixture has 55% higher than actual size gradation,8% air void asphalt mixture has 8% higher than actual size gradation,and 4% air void asphalt mixture has 3.71% lower than actual size gradation.4% air void asphalt mixture has the best correlation between calculation gradation and actual gradation comparing to other specimens.The air void percentage of asphalt mixture has no obvious influence on the air void orientation,and three asphalt mixtures show the similar air orientation along the same direction.     

花岗岩沥青混合料路用性能

采用延长时间的水煮法研究了4种抗剥落剂对改善沥青与花岗岩集料的粘附性能优劣。以花岗岩沥青混合料表面层为研究对象, 基于路面水损害目标设计了较小空隙率的花岗岩沥青混合料, 进行了掺加美氏、PA^-1和不掺加抗剥落剂3种情况下的马歇尔试验、车辙试验、水稳性试验、加速老化试验、浸水肯塔堡飞散试验等。试验结果表明: 相对于不掺加的状况, 掺加美氏抗剥落剂后, 花岗岩沥青混合料的稳定度提高39.8%, 动稳定度提高42.1%, 残留稳定度提高13%, 冻融劈裂比提高16%, 飞散损失降低4.4%;掺加PA^-1抗剥落剂后, 花岗岩沥青混合料的稳定度提高14%, 动稳定度提高22.9%, 残留稳定度提高8%, 冻融劈裂比提高12%, 飞散损失降低2.9%;掺加这2种抗剥落剂的沥青混合料加速老化试验后的技术指标均满足规范要求。可见, 掺加受热稳定性良好的抗剥落剂是提高花岗岩路用性能的重要保证, 且美氏抗剥落剂改善效果优于PA^-1。但仅通过2%水泥替换矿粉方法难以全面满足花岗岩沥青混合料路用性能要求。     

添加Sasobit的沥青与沥青混合料性能分析

为了评价Sasobit的降温效果及其对沥青混合料路用性能的影响, 对掺加中温沥青改性剂Sasobit后的沥青胶结料进行了针入度及软化点试验, 对未掺加Sasobit的正常温度拌和成型的沥青混合料试件与添加Sasobit后降低拌和成型温度制作的沥青混合料试件进行了空隙率试验、车辙试验、小梁弯曲试验及冻融劈裂试验, 分析了沥青与沥青混合料的性能。分析结果表明, 掺加Sasobit后, 沥青胶结料的高温稳定性得到提高, 降低拌和成型温度制作的沥青混合料试件的空隙率、低温抗裂性及水稳定性与未掺加Sasobit的正常温度拌和的沥青混合料试件相比基本保持不变, 同时沥青混合料高温稳定性提高较大, 因此, 通过添加Sasobit降低混合料的拌和及成型温度是可行的。     

沥青混合料级配类型与离析程度关系

调整出具有不同特征的6种级配曲线, 施工中在5个不同位置取样, 检测不同级配类型混合料的级配组成、构造深度和密度, 研究了各种级配混合料在生产及施工过程中发生离析的程度与规律。分析了检测数据的平均组间离差平方和及集料分形维数之间的关系, 建立了二者之间的线性回归模型, 进行了混合料级配的评估与离析程度的预测。分析结果表明: 各种级配混合料离析程度由大到小分别为反S型、间断型、最大密度曲线之上微弓型、S型、最大密度曲线型与最大密度曲线之下微弓型; 对回归方程进行F(1, 5)显著性检验, 其概率值为0.013, 小于显著水平0.05, 说明该线性模型有效。     

多孔沥青混合料堵塞规律离散元仿真

为揭示多孔沥青混合料孔隙堵塞机理,开展了多孔沥青混合料堵塞模型试验与仿真模拟结合研究;基于电子计算机断层扫描与离散元软件PFC3D V5.0分析了多孔沥青混合料孔隙特征,得到了多孔沥青混合料的孔隙数据;在PFC3D V5.0中投放各粒径集料并根据孔隙特征生成压实虚拟试件,以MATLAB切片对比实际试件孔隙图像验证模型准确性;在自重条件下设置特定级配组成堵塞物侵入多孔沥青混合料试件模拟仿真,并以室内试验结果对照验证,改变投放堵塞物粒径,分析了试件孔隙衰变率,找出了堵塞敏感颗粒;在自重条件下引入流体模拟仿真试验,改变了流体渗流速度,分析了试件堵塞变化规律。研究结果表明：PFC3D V5.0生成的虚拟试件具备较高的精确度,仿真揭示了试件堵塞规律,小颗粒除堆积于喉孔处产生堵塞外,还会在嵌挤成型后与大粒径颗粒积聚产生堵塞;自重条件下的堵塞主要集中在混合料试件上层30 mm处,相应堵塞敏感颗粒粒径分布为0.150~0.600 mm,堵塞颗粒粒径分布对堵塞结果影响较大;在重力与流体条件下,随着渗流速度从0.005 m·s^-1增加到0.030 m·s^-1,孔隙衰变率变化速度增加,残留在混合料内部的堵塞物减少,孔隙衰变率减小,排水沥青路面在设计与养护时也需将当地降雨条件带入考虑。     

寒区SMA薄层罩面沥青混合料配比设计与性能

薄层罩面能迅速恢复路面行车能力,已成为沥青路面养护的重要手段。设计SM A薄层罩面沥青混合料配合比,并基于试验验证其高温稳定性、水稳定性和抗冻性,满足寒冷地区沥青路面路用性能要求,为寒区开展沥青路面养护提供数据借鉴。