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%。     

基于均衡设计法的薄层罩面路用性能研究

为优化薄层罩面沥青混合料的矿料级配，提高薄层罩面的路用性能，采用均衡设计方法合理调控粗集料构成比例，实现沥青混合料密实度与紧密度的平衡，并基于汉堡车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验，研究分析了沥青混合料均衡设计法的应用效果。结果表明：1) 13.2 mm～9.5 mm与9.5 mm～4.75 mm两档粗集料的构成比例为3∶1时，沥青混合料达到最佳紧密状态；2)基于混合料干密度(ρ_d)、矿料间隙率(VMA)和粗集料间隙率(VCA_mix)等体积参数的状态平衡，求得最佳油石比为5.819%;3)应用沥青混合料均衡设计方法，可大幅提高薄层罩面的路用性能，相较于级配均值，均衡设计级配的动稳定度和弯曲破坏应变分别提升了1.36倍和1.17倍，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度比分别提高了3.96%和6.98%。     

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。     

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%。     

风化碎石粒料材料的CBR试验研究

通过对两种风化石粒料进行的CBR试验研究,分析了粒料的级配密实度、粒径小于0．075mm含量、粒径大于4.75mm的粗集粒含量和最大粒径与CBR值的关系,结果表明风化碎石粒料的CBR值与它的级配、密实度、小于0．075mm集料含量、大于4．75mm的集料含量和最大粒径有很大的相关性。     

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     

建筑垃圾在公路路基中的再生应用研究

对建筑垃圾经过加工筛分后,设计了不同掺量及不同砖砼比例的建筑垃圾再生填料配合比,通过标准击实试验及承载比试验,对建筑垃圾作为路基填料的性能开展研究。结果表明:当建筑垃圾掺量一定时,随着建筑垃圾中砖砼比例的降低,再生路基填料的最大干密度不断增大、最佳含水率不断减小、CBR值不断增大;当建筑垃圾的砖砼比例一定时,随着建筑垃圾掺量的增加,再生路基填料的最大干密度先增大后降低、CBR值先增大后减小。当砖砼比例为1∶2,建筑垃圾掺量为40. 5%时;再生路基填料干密度最大;对应的最大干密度为2. 02 g/cm~3;建筑垃圾掺量为29. 6%时再生路基填料CBR值最大,对应的CBR值为45. 5%。当建筑垃圾掺量为30%～40%时,再生路基填料的干密度及CBE值均较大,再生填料密实度高,可以用于公路路基。     

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.     

基于骨架密实型表面层沥青混合料连续级配范围研究

针对沥青路面AC-13采用的典型集料,以4.75 mm作为粗细集料的分界线,通过捣实密度试验确定最优骨架,通过CBR试验确定最强骨架,再兼顾两个指标择优确定最佳的粗集料级配范围;细集料以填充不干涉粗集料结构并采用均匀分布为原则,设计出了骨架密实的混合料级配。     

风化砂改良膨胀土强度特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程,风化砂改良膨胀土路基施工项目,对掺入不同比例风化砂的膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验和回弹模量试验,探讨不同掺砂比例对强度指标的影响及其变化规律.试验研究结果表明,掺砂能改善膨胀土的力学强度性能,掺砂之后的膨胀土的强度指标可以达到路基材料的要求;掺砂对内摩擦角的影响较小,对CBR值的影响较大,黏聚力、无侧限抗压强度和回弹模量随着掺砂比例的改变而改变;随着掺砂比例增大,内摩擦角增大,CBR值增大,黏聚力、无侧限抗压强度和回弹模量先增大后减小;随着掺砂量的增加,内摩擦角增大的趋势先快后慢,CBR值和黏聚力的变化趋势出现波动,无侧限抗压强度和回弹模量的变化趋势由快逐渐趋于平稳.     

细粒式露石混凝土路面配合比设计研究

露石混凝土路面除具有普通水泥混凝土路面强度高、稳定性好以及耐久性好等优点外,还具有降噪、提高路面抗滑力及耐久性等优良特性。该文在考虑混凝土强度的基础上,兼顾路面抗滑性及降噪性,针对粗集料类型、颗粒大小、级配以及缓凝剂类型、用量、浓度等进行露石混凝土路面关键技术研究;并通过混凝土贯入阻力确定路面最佳刷洗时间。结果表明:路面最佳刷洗时间为混凝土贯入阻力在100 MPa左右,且养生时间不超过30d;露石路面最大集料粒径宜为13mm,且13.2~9.5 mm之间粗集料含量应占集料总质量的30%~40%。     

AC-13粗集料骨架CBR室内试验研究

通过借鉴骨架结构具有继承性的思想对粗集料进行分级组合CBR室内试验,以所得到的粗集料CBR作为评价指标,CBR值越大,骨架越强,得到AC-13粗集料颗粒组成的最优骨架及整个粗集料为最优骨架的比例组成并确定最强骨架级配范围,并与捣实密度试验的骨架结构进行比较分析,为骨架密实型沥青混合料设计提供依据.     

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。     

碎石上封层橡胶改性沥青混合料设计参数试验及路用性能评价

通过沥青爬升高度试验、浸水扫刷试验、低温敲击试验和黏结性能试验,设计了橡胶改性沥青碎石封层,并确定了沥青洒布和集料撒布温度。在此基础上评价了橡胶改性沥青碎石封层的路用性能。结果表明:4.75~9.50 mm粒级的橡胶改性沥青碎石封层的沥青洒布和集料撒布温度分别为170℃,140℃,最佳沥青洒布量和集料撒布量分别为1.6,6.0 kg/m2;9.5~13.2 mm粒级的橡胶改性沥青碎石封层的沥青洒布和集料撒布温度分别为170℃,130℃,最佳沥青洒布量和集料撒布量分别为1.8,8.0 kg/m2。橡胶改性沥青碎石封层具有最优的抗低温脱落和抗冻融循环性能。     

ATB30在SGC成型中集料破碎分形研究

为研究旋转压实的压力参数对大粒径沥青碎石破碎程度影响,选择五种不同竖向压力对三种不同沥青含量的ATB30进行旋转压实试验,对试样进行抽提、筛分,获得粒径分布资料.试验结果表明:集料破碎后的粒径分布均有良好的分形特征,分形维数值在2.478 7 ～2.626 0之间;破碎后颗粒增量变化总体特征为,先增加后减小,最后趋于稳定的变化趋势;4.75～9.5 mm和16 ～ 19 mm区间的颗粒有利于抵抗外部荷载,保持骨架密实结构,可以用贝雷法进行验证;破碎分形维数越大,集料破碎量越大,并与Hardin破碎率接近线性关系;集料破碎分形维数随竖向压力增加而呈现先减小后增大规律;沥青含量对分形维数的影响小;采用分形维数可以对沥青混合料的级配进行优化.     

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%。     

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%。     

水泥混凝土粗集料嵌锁密实结构试验分析

借鉴体积法思想和粒子干涉理论,以嵌锁骨架和密实填充为理念,通过粗集料的振动填充试验,分析了不同粒径集料之问的填充关系,确定了粗集料形成嵌锁密实结构的合理填充比例.研究得出,不同最大粒径的振动填充剩余空隙率均随填充比例的增大而减小,存在2～3个明显的波谷.随着混合料最大粒径的减小,剩余空隙率减小,且变化曲线的起伏变化幅度降低,更容易趋于稳定.粗集料逐级振动填充形成嵌锁密实结构的合理填充比例依次为40%、45%和35%.试验验证表明,利用合理填充比例,可以方便地计算确定嵌锁密实结构的粗集料组成比例.     

粗集料贯入试验方法研究

粗集料之间的骨架对路面抗车辙性能有较大的影响，而目前对粗集料骨架力学试验方法存在争议。文中借鉴CBR试验，利用压力机和位移传感器进行粗集料贯入试验，评价不同粗集料之间的嵌挤力，确定了贯入粗集料试验的方法，用来检验粗集料内部的比例是否合理。     

基于SGC法的SMA-13体积设计方法研究

为解决SMA-13的体积设计,拟采用SGC法改进传统的体积设计方法,通过集料分形维数的变化确定压力参数,以此优选粗集料与细集料的间隙率对应的配比。通过动态剪切流变试验优选胶浆的粉胶比与纤维掺量,采用泰波公式确定细集料级配,提出SMA-13的级配并进行性能验证。结果表明,SGC法的压力参数取旋转压实次数125次,竖向压力500 kPa,旋转角1.25°,旋转速率30 r/min; 9.5～13.2 mm与4.75～9.5 mm 2档集料的比例宜在45∶55～55∶45之间;沥青胶浆的粉胶比宜取1.6,纤维掺量宜取2%。与规范中值级配相比,油石比降低了0.3%,马歇尔稳定度、动稳定度与弯拉强度提升了13%,15%,5%。