不同级配对沥青混合料的力学性能和路用性能的影响

笔者对比研究了3种SMA混合料和一种AC混合料的力学性能和路用性能.结果表明,在其他条件相同的情况下,集料混合料级配的不同,沥青混合料的力学性能和路用性能呈现出显著的差异.当集料混合料级配达到最佳组成时,沥青混合料的各项力学性能和路用性能将显著提高.这不仅说明进行沥青混合料级配优化设计的重要性,同时也说明了在沥青路面工程施工中严格控制沥青混合料级配的重要性.     

矿料级配对表面层沥青混合料体积性质影响的试验研究

对表面层沥青混合料体积性质矿料级配影响的规律进行了试验分析.在试验数据的基础上,分析了关键筛孔4.75,1.18 mm筛孔通过率对空隙率与粗骨架间隙率的影响规律、细料的划分标准、中间段矿料含量对体积参数的影响及矿粉用量对体积参数的影响.     

沥青混合料工程设计级配范围研究

通过各粒径不同比例的粗集料堆积密度试验结果得到合理的粗集料级配组成、选取不同细集料组成、不同粗细比例的10种级配进行冻融劈裂试验和车辙试验。试验结果表明:4.75 mm通过率对沥青混合料高温抗车辙能力和水稳定性有较大影响。根据室内试验结果,结合级配应用经验,提出了适应于重庆地区气候特点的AC-20沥青混合料工程设计级配范围,以提高重庆地区沥青路面抗车辙能力。     

沥青稳定基层ATB25混合料疲劳试验研究

沥青稳定基层耐疲劳性能是柔性基层沥青路面使用寿命的关键影响因素。对5种级配的沥青稳定碎石基层ATB 25混合料进行了控制应力的三分点小梁弯曲疲劳试验;分析了矿料级配、沥青品种对疲劳性能的影响。研究表明:不同级配的沥青稳定基层ATB 25混合料疲劳性能差别不大,说明采用低标号沥青的沥青稳定基层对应力水平变化更敏感。通过试验结果的同归分析并考虑现场修正系数,获得了沥青稳定基层的疲劳方程,可为柔性基层沥青路面结构设计提供参考。     

灰关联分析法评价再生沥青混合料路用性能

结合沥青路面维修工程中产生的废旧沥青混合料,选用符合技术要求的矿料和再生剂,生产出满足使用要求的再生沥青混合料.引用灰色关联法,分析了再生沥青混合料的高低温性能、水稳定性与各技术指标的关系,从而找出了主要的影响因素.并针对AC-20I型级配类型,确定了再生沥青混合料的最佳空隙率为3.5%～4.5%.试验结果表明,空隙率、沥青含量和密度对再生沥青混合料路用性能影响很大.在设计过程中和实际生产时,以上三项指标应成为主控因素,这对延长路面使用寿命是有意义的.     

BX改性薄层沥青混合料配合比设计分析

通过分析BX改性薄层沥青混合料路用性能特性,对比普通混合料与BX改性薄层沥青混合料的劈裂强度,表明BX改性薄层沥青混合料能增强混合料模量;使用正交试验,对混合料的配合比进行优化,表明不同矿料级配及油石比对混合料的马歇尔稳定度、流值、空隙率有显著影响,由此得到了混合料的推荐级配范围.     

基于灰熵法的沥青混合料低温抗裂性能影响因素研究

通过小梁低温弯曲试验测试沥青混合料的临界弯拉应变指标,运用灰熵法分析影响沥青混合料低温抗裂性因素——集料级配、石料种类、沥青针入度、沥青用量、空隙率、4.75 mm筛孔通过率及拌和温度等的显著性。研究结果表明:沥青用量、沥青针入度、集料级配对沥青混合料低温抗裂性具有较显著影响。     

SMA路面施工控制

SMA路面由于采用的级配为断级配,集料间隙用沥青玛蹄脂填充,在使用改性沥青和木质纤维后,SMA混合料具有抗滑、表面排水、减少溅水、降低噪音等优点。但在施工中,只有严格控制各施工工序,才能充分发挥SMA路面的优势。     

级配理论应用研究

在对最大密度曲线理论和粒子干涉理论及相关级配算法研究的基础上,提出了变i法及相应算法.通过变i法计算的集料级配与规范中AC-16、SMA-16、Sup-12 5级配和以粒子干涉理论为依据设计的多级嵌挤密实结构级配的比较,给出了满足AC-16、SMA-16和Sup-12 5级配的相应i值范围,并结合工程实例对变i法在AC-16型沥青混合料设计中的应用进行了检验.结果显示,利用该方法设计的级配,较好的满足了设计要求.同时也说明变i法能较好的适应我国沥青混合料级配采用方孔筛的划分标准及不同沥青混合料类型的级配设计要求.     

级配曲线走向与沥青混凝空隙率关系的研究

基于11组不同走向矿料级配的沥青混合料试验数据,对沥青混合料空隙率随级配曲线走向改变的变化规律进行了研究,分析了沥青混合料空隙率对级配变化的敏感程度．随着细集料由偏细的上限级配变化到偏粗的下限级配,沥青混合料空隙率逐渐变大;粗集料采用中间级配时空隙率最小,采用上限级配时空隙率最大．秩和检验表明：粗、细集料及4．75mm通过率的变化均对沥青混合料空隙率产生影响．其中,细集料级配的变化是导致沥青混合料空隙率变化的最显著因素．关键词：级配曲线走向;沥青混合料;空隙率;秩和检验     

不同类型沥青胶浆路用性能对比

为了研究不同类型沥青胶浆对沥青混合料路用性能影响,应用沥青胶浆针入度、锥入度、网篮析出、粘附性、动态剪切、弯曲梁流变等试验方法,研究了沥青胶浆组成、温度及不同比例对沥青混合料性能影响,分析了沥青胶浆的作用机理。分析结果表明:纤维能够增大集料表面沥青膜的厚度,增强沥青胶浆的粘滞性,提高沥青胶浆的耐老化性和水稳定性,从而提高沥青路面的耐久性和抗裂性能;纤维能够减少纤维沥青胶浆针入度,提高软化点,增强沥青胶浆的弹性恢复性能。     

沥青混合料常应力弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC-13、AC-20、ATB-25三种类型沥青混合料试件进行常应力三分点小梁弯曲疲劳试验,分析温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶结料,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;施加相同应力时,低温条件下沥青混合料的疲劳寿命较高温条件下高;而同一应力比时,高温条件下沥青混合料的疲劳寿命较低温条件下高;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

基于FBG的沥青混合料横向流动变形评价

为了分析沥青混合料横向流动变形, 进行了沥青混合料的车辙试验, 利用布设于沥青混合料板表面的光纤布拉格光栅传感器, 研究了沥青混合料表面的横向应变规律; 以最大应变和蠕变稳定阶段横向应变速率绝对值为评价指标, 分析了沥青混合料横向流动变形。分析结果表明: 横向流动变形随沥青混合料的最大应变和横向应变速率绝对值的减小而降低; 横向流动变形在循环轮载作用下不断发展, 测试点距离轮载愈近其流动变形愈剧烈; 当胶粉掺量分别为0、15%、18%时, 距离轮载63 mm的测试点横向应变速率分别为6.8×10-6、4.0×10-7、6.4×10-6 min-1, 因此, 掺15%胶粉的沥青混合料具有较大的抵抗高温横向流动变形的能力; 对于15%胶粉掺量的沥青混合料, 当其集料级配分别为AC-13粗级配和AC-13细级配时, 距离轮载28 mm的测试点横向应变速率分别为6.0×10-7、7.7×10-6 min-1, 因此, AC-13粗级配沥青混合料高温抗横向流动变形能力优于AC-13细级配; 胶粉改性沥青混合料最大应变为1.96×10-4, 而胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料最大应变只有1.22×10-4, 说明在高温情况下, 胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料整体结构强度较大, 能够承受来自轮载的直接作用而不向轮迹两边产生横向推移致使发生较大的横向流动变形。基于光纤布拉格光栅横向应变的沥青混合料横向流动变形评价能较好地说明不同材料和级配对沥青路面产生侧向流动变形规律的影响。      

沥青混凝土中粗集料影响实验研究

基于粗集料在沥青混凝土中形成持力骨架,直接影响混凝土的承载能力,实验研究了粗集料组成及粒径对混凝土抗压和蠕变性能影响．参考标准级配中粗集料质量百分比,设计了含不同组成和粒径的粗集料试样（细集料含量相同）,进行了不同温度下单轴压缩和蠕变实验,结果表明,沥青混凝土力学性能强烈依赖粗集料组成特性,并提出粗、细集料以2．36 m m为界限的划分依据．     

水泥对乳化沥青就地冷再生混合料的作用机理研究

为了研究水泥在乳化沥青就地冷再生混合料中的作用机理,评价了不同水泥和乳化沥青含量的就地冷再生混合料路用性能,包括水稳定性、强度性能和高温稳定性。同时,根据扫描电镜测试（SEM）分析了水泥冷再生混合料、乳化沥青冷再生混合料和乳化沥青一水泥冷再生混合料的胶浆表面微观形貌。研究结果表明,水泥的加入从整体上有效地提高了再生混合料的水稳定性、强度性能和高温稳定性。SEM分析表明水泥水化物和沥青形成的胶浆复合物形成的空间立体网格结构在乳化沥青冷再生混合料中具有“加筋”作用,水泥有效地提高了乳化沥青冷再生混合料的路用性能。     

中面层沥青混合料渗水试验分析

通过级配的合理选择及最佳沥青用量的确定,对AC-20数种级配沥青混合料的渗水特性进行了试验分析。试验结果表明:空隙率、级配和混合料厚度对AC-20沥青混合料的渗水特性有重要影响。     

机场SMA-16混合料优化设计研究

采用贝雷法CA,FAc,FAf三个参数对《民用机场沥青混凝土道面技术规范》（MH-5010-1999）和《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中SMA-16级配进行分析,并结合体积参数VMA,提出机场SAM-16混合料优化级配范围;预估级配优化后SMA-16混合料最佳油石比,并研究其路用性能,优化机场SMA-16混合料设计方法.结果表明：优化后机场SMA-16混合料更易形成骨架密实结构,能满足机场道面使用性能要求,提高混合料施工性能;通过级配优化和混合料最佳油石比预估,避免设计过程中反复选择级配和油石比,减少试验量,提高设计效率.     

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度, 提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法, 采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价, 借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验, 从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明: 对于钢渣等吸水性较大集料, 采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%, 更接近集料的实际有效相对密度, 因此, 采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大, 钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升, 当钢渣掺量为70%时, 钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%, 冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大, 当钢渣掺量为70%时, 沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%, 较厚的沥青膜可有效防止水分入侵, 并增大集料表面“结构沥青”含量, 从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为67μm, 由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关, 故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm; 钢渣呈超碱性, 表面多孔隙, 孔隙内部结构复杂, 增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积, 并形成较好的机械咬合力, 提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性, 可显著改善沥青混合料的水稳定性。      

钢桥面铺装混合料三轴重复加载试验变形特性

为了研究钢桥面铺装材料的高温变形特性及其车辙预估方法,针对MA及SMA两种钢桥面铺装混合料,采用三轴重复加载试验评价其高温性能,并根据试验结果,通过多元线性回归得到材料的非线性计算模型参数,使用ABAQUS有限元软件,模拟三轴试验过程,将计算变形与实测变形相比较。发现两种混合料高温变形发展规律以及对不同荷载条件的响应方式不同,SMA具有优异的高温抗变形能力;有限元模拟的误差约为10%。分析结果表明:采用三轴重复加载试验和多元线性回归确定材料的非线性计算模型参数的方法可靠,模型参数可用于沥青桥面铺装的车辙变形预估。     

布敦岩沥青无机粉粒微观特征及改性机理

为了研究布敦岩沥青（Buton rock asphalt,BRA）中天然无机粉粒在沥青混合料改性过程中的作用,对布敦岩沥青中天然无机粉粒的特性和改性效果进行了分析. 利用X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy,SEM）测定了无机粉粒的X射线衍射谱和微观图像;通过K值法和灰度图像处理,分析了布敦岩沥青中的天然无机粉粒的矿物组分、微观特征及其形成机制;采用动态剪切流变试验和混合料性能试验,测定了天然粉粒对胶浆和混合料性能的影响. 结果表明:布敦岩沥青中天然无机粉粒含有约85%的碳酸岩,主要由古海洋生物残骸形成;其余约15%成分为石英、云母和石膏,比例约为7∶6∶1,颗粒表面覆盖的层状和片状晶体构成的微观粗糙构造的面积可达80%以上;原始微观形貌特征和有机胶结料对粉粒微观构造的填充状态是影响天然粉粒改性效果的主要因素,以天然无机粉粒取代机制矿粉使沥青胶浆车辙因子最多提高0.524 kPa,动稳定度提高18.8%,冻融劈裂强度提高5.1%,冻融劈裂强度比提高至83.5%以上;复合改性时,天然无机粉粒能够作为助剂改善沥青质改性胶结料和沥青混合料的性能. 当采用天然沥青质改性时,无机粉粒使沥青胶浆车辙因子提高0.674～0.910 kPa,动稳定度提高21.1%～25.6%,冻融劈裂强度提高3.5%～5.6%,冻融劈裂强度比由85%提高至90%以上.