开级配大粒径沥青碎石混合料劈裂试验的离散元数值分析

为了弥补现有沥青路面结构设计理论中将沥青混合料当作完全弹性体进行计算分析的不足,以AC-16,AC-20,开级配大粒径沥青碎石混合料OLSM-25的劈裂强度为研究对象,采用离散元方法,运用二维颗粒流程序(PFC2D),从细观角度入手,对AC-16,AC-20,OLSM-25的劈裂(间接拉伸)试验进行数值模拟,对比分析AC-16,AC-20,OLSM-25圆柱体试件内部集料颗粒之间的接触力、位移矢量、微裂缝数量及其分布规律.结果表明:在峰值轴向力作用下,当沥青混合料圆柱体试件开裂破坏时,随着沥青混合料公称最大粒径、空隙率的增大以及油石比的减小,试件内部集料颗粒之间的接触力由基本均匀趋于相对离散分布,位移矢量存在显著差异,微裂缝数量逐渐减少.与AC-16,AC-20相比,OLSM-25的间接拉伸抗裂效果显著.     

大粒径嵌锁式沥青混合料级配设计方法

针对现有大粒径沥青混合料设计方法中存在的问题,依据现有研究成果提出了一种适合最大粒径在25mm以上的大粒径嵌锁式沥青混合料级配设计方法。对关键控制筛孔的选择和矿料级配计算进行详细地论述,最后选取不同级配进行了混合料的高温稳定性、水稳定性和动态压缩模量试验。结果表明:ATSM的水稳定性与传统的密级配大粒径沥青混合料ATB系列材料持平,高温稳定性和动态压缩模量优于ATB混合料。     

胶粉粒径与级配类型对橡胶沥青及其混合料性能影响研究

胶粉粒径以及级配类型与橡胶沥青及其混合料的性能之间有着密切的联系,该文测定了经40目、60目以及80目粒径胶粉改性后橡胶沥青的三大指标,并选用常见的SMA-13(粗、中、细)级配进行橡胶改性沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能的研究。研究表明:相对于基质沥青,橡胶沥青的三大指标均有明显提高;较粗级配使用胶粉粒径较大的混合料具有更好的高温性能;胶粉粒径越小,级配越细,混合料的低温性能越好;胶粉粒径越粗,级配越细,混合料的水稳定性越好。     

开级配沥青碎石随机凸多边形集料模型

为进行开级配沥青碎石细观力学分析,研究了开级配沥青碎石随机凸多边形集料模型生成方法.为使模型更加逼真,生成过程更加高效,考虑孔隙的模拟,用面积控制集料颗粒的投放,利用蒙特卡罗方法生成二维随机圆形集料模型,引入一系列预判条件改进延凸公式和基块体的生成方法,改进侵入和相交判断方法,并给出2块体相交判断方法,通过延凸,生成二...     

贝雷法进行大粒径沥青混合料级配设计的研究

介绍了贝雷法的基本概念,采用贝雷法设计了公称最大粒径为31．5mm的大粒径沥青混合料BLF30,然后采用大马歇尔配合比设计方法确定了BLF30的最佳油石比,并对最佳油石比下的BLF30进行了路用性能检验。结果表明,采用贝雷法设计的大粒径沥青混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗渗性。     

开级配沥青稳定碎石基层混合料级配设计方法研究

分别采用现行规范推荐方法、SAC断级配设计方法设计了两种开级配沥青稳定碎石混合料,然后采用析漏损失指标设计法对所设计的两种开级配沥青稳定碎石混合料进行了最佳油石比的确定,并对最佳油石比下的沥青稳定碎石混合料进行了排水性能、抗永久变形性能和抗疲劳性能等路用性能的研究.结果表明:与ATPB30相比,SACPB30排水性能稍差,但其水稳定性、抗永久变形性能、抗疲劳性能和低温抗裂性能更优,采用SAC断级配设计方法设计开级配沥青稳定碎石基层混合料更科学、更合理.     

花岗岩大粒径级配碎石力学性能研究

花岗岩大粒径级配碎石力学性能优于常规级配碎石,在实际工程中得到应用,但中国规范没有规定大粒径级配碎石的级配范围,工程中采用的级配多为经验级配,存在部分路面性能不稳定的缺点。因此,该文采用泰波法与i法相结合,设计其级配组成,采用重型击实成型方法,由无侧限抗压强度试验、CBR试验、回弹模量试验,探索最大公称粒径为53 mm的花岗岩级配碎石的力学性能。试验结果表明:基于泰波法与i法相结合的级配设计方法要优于单独的泰波法设计方法,初拟级配中n=0.55、i=0.70对应级配的力学性能最佳;8组初拟级配对应力学性能无论最大值或最小值都远远大于规范对普通级配碎石的要求,体现了花岗岩大粒径级配碎石良好的力学性能和应用前景;提升干密度与增大击实功可有效改善花岗岩大粒径级配碎石的力学性能。     

基于温度与湿度耦合作用下的开级配沥青混合料应用研究

通过高温车辙试验及低温冻融劈裂试验验证开级配沥青混合料的在一定湿度下的强度特性,以期为气候潮湿环境下的开级配沥青混合料施工提供指导依据。试验将OGFC-10、OGFC-13和OGFC-163种混合料分别配比两种不同沥青制作成试块,试验前给予试块一定的湿度环境,再在高温和低温情况下分别检测试块强度。结果表明：粒径较大的混合料温度一定时稳定性更好,其内部结构强度更高。由于沥青种类及集料级配对沥青混合料特性影响较大,工程中通过选择合理级配及沥青种类,可以在兼顾排水性能的同时最大程度提高开级配沥青混合料在温度、湿度耦合作用下的耐久性。     

超薄磨耗层用开级配小粒径透水沥青混合料的研制

超薄磨耗层是一种有效的道路预防性养护方法。现研发了一种用于超薄磨耗层用开级配、公称最大粒径为4.75 mm的透水沥青混合料,并对其力学性能、空隙率和连通空隙率以及渗水系数试验结果作了系统评价。此外,为得到准确的空隙率计算结果,提出了小粒径沥青混合料的矿料合成毛体积相对密度和沥青混合料理论最大相对密度计算方法,有利于细粒径透水沥青混合料在超薄磨耗层中的推广应用。     

基于MMLS3设备的OLSM抗反射裂缝性能研究

为评价开级配大粒径沥青碎石（OLSM）抗反射裂缝性能及其影响因素,采用MMLS3设备对1/2路面结构进行弯拉-剪切作用下反射裂缝模拟试验,测定不同集料粒径、分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比等影响因素下OLSM面层的瞬时应变幅值,分析不同影响因素下OLSM面层裂缝扩展规律。结果表明：OLSM面层随加载的累积应变、瞬时应变幅值和裂缝扩展速率均显著低于AC面层,终裂时其加载次数比AC面层提高了64.9%;随着公称最大集料粒径的增大,OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率显著降低,终裂时OLSM-30和OLSM-40面层加载次数比OLSM-25面层分别提高了20.2%和41.5%;随着分形维数的减小,OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率先提高后降低,终裂时加载次数先提高后降低;随着胶浆膜厚度和粉胶比的增大,OLSM面层随加载的瞬时应变幅值、裂缝扩展速率先提高后降低,终裂时加载次数先提高后降低。OLSM对裂缝扩展起到较好的抑制作用,具有良好的抗反射裂缝性能;大粒径集料对裂缝扩展起到较好的抑制作用,选用较大集料粒径的OLSM可有效提高其抗反射裂缝性能;随着分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比的增大,OLSM抗反射裂缝性能先提高后降低;采用分形维数2.39~2.43、胶浆膜厚度50~56 μm和粉胶比1.2~1.4设计OLSM,可有效提高其抗反射裂缝性能。     

空隙结构对沥青混合料内部受力状态的影响

利用ANSYS和蒙特卡罗方法,建立含有不同空隙结构的沥青混合料模型,施加0.7 MPa的竖向荷载后,提取应力应变值,进而研究空隙结构(包括形状、大小、空隙率)的差异对沥青混合料内部受力状态的影响.研究结果表明:X向拉压应变、Y向拉压应变最大值及X向压应力均随空隙边数的减少线性降低,Y向压应力最大值减小更加明显;空隙边缘路径上X应力极大值均出现在空隙的角点,Y向应力在角点处发生突变,最大值可达2.22 MPa,均值为0.59 MPa,尖锐处为易损伤区域;随着空隙变大,应力、应变基本呈增大趋势;空隙率的改变对X向应力与剪应力影响较大,且空隙率一旦超过10％,X向应力与剪应力急剧增大,之后趋于稳定.     

大粒径透水性沥青混合料动态模量预估模型研究

将不同级配类型沥青混合料动态模量实测结果与Witczak预测模型进行了比较,指出了Witczak预估模型并不适合预测开级配、大空隙率沥青混合料的动态模量。基于这个观点,开展多因素、多水平的沥青混合料动态模量试验,考察沥青混合料动态模量影响显著的因素,通过对动态模量试验结果进行回归分析,建立了大粒径透水性沥青混合料动态模量多元线性预估模型,同时对模型进行验证和修正,并对预估模型的适用性进行了初步探讨。     

沥青路面温度离析标准的探讨

应用红外温度热像仪对沥青路面施工摊铺的温度分布进行了记录,并按照NCAT标准进行分析后指出该标准缺乏条件性,仅仅根据摊铺后的温度和初压的温度难以全面反映和控制路面的质量;对碾压过程中温度场的测定所取得的数据进行统计,发现采用极差、标准差和变异系数3个统计量所表征的温度离散程度不断变化。研究结果表明,施工质量是材料、温度和压实方式三者相互影响的结果。温度离析标准的问题具有条件性、多因素和动态性的特点,可分别对各时段提出要求,碾压与温度变异相协调则温度离析将随碾压过程逐步缩小,反之,将逐步扩大。对压实过程中温度的动态变化积累数据建立模型,针对不同的具体工程可以在试拌试铺中确定实际参数,用以指导碾压工艺与施工组织并确定相应的温度离析标准。     

低温压实对沥青混合料路用性能的影响

利用现场实测结果,确定了低温成型的温度范围。通过对AC-13改性沥青混合料在不同压实温度下的密实性、强度特性、水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性等指标的室内试验,研究了低温压实对沥青混合料路用性能的影响。结果表明:(1)随着压实温度的降低,沥青混合料的各种性能指标不断变差,其空隙率、压实度、稳定度、常温劈裂强度、动稳定度、低温劈裂强度、低温弯拉强度以及线收缩系数等指标与压实温度具有非线性相关性,而残留稳定度、冻融劈裂残留强度比及低温弯拉应变等指标具有线性相关性;(2)存在一个低温压实临界温度,当压实温度低于此值后,沥青混合料的路用性能显著下降。而当路面施工受条件限制处于冬季低温环境时,可采用此低温临界温度来控制现场压实。     

贫混凝土基层沥青路面温度应力数值分析

为了探讨贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度应力状况,利用三维有限元数值方法,分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量以及基层缩缝宽度对沥青路面温度应力的影响。结果表明:沥青面层厚度对路面温度应力有显著影响,但沥青面层模量对路面温度应力影响不明显;贫混凝土基层厚度和模量对温度应力影响不显著;基层缩缝宽度对路面温度应力有显著影响。适当增加沥青面层厚度对延缓反射裂缝十分有效,适当增加沥青面层模量对延缓反射裂缝只起到较小的作用;改变贫混凝土基层的厚度、模量对延缓反射裂缝作用不明显;适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著。     

大粒径透水性沥青混合料柔性基层施工质量缺陷及其对策

分析了在建高速公路铺筑大粒径透水性沥青混合料基层中存在的质量缺陷及其产生原因,制定了加强原材料规格控制、拌和环节控制以及摊铺、碾压过程控制参数的调整等对策,实现了趋利避害,从而全面、充分地发挥大粒径透水性沥青混合料柔性基层的优良性能,有利于进一步推动大粒径透水性沥青混合料柔性基层的推广使用。     

大碎石沥青混合料骨架密实型级配设计理论与方法研究

利用石石接触度概念，评价大碎石沥青混合料粗集料是否形成紧密骨架或松排骨架，提出了适合我国国情的大碎石沥青混合料骨架密实型设计法。     

考虑沥青层模量梯度的路面结构剪应力分析

在高温、低温、老化等极端情况下，沥青层的模量有很大的变化，且沿深度范围的模量变化幅度或趋势都有所不同，从而产生了沥青层的模量梯度场。采用三维有限元计算模型及双圆均布荷载，考虑不同情况下沥青层及基层的模量变化，对3种路面结构进行分析。结果表明，沥青层模量梯度对沥青路面结构表面剪应力有显著的影响。在进行沥青路面损坏的力学分析中，有必要考虑其影响。