矿料间隙率标准研究进展

矿料间隙率作为沥青混合料主要体积指标之一,对沥青混合料合理的体积组成设计及优良的使用性能具有重要影响。通过查阅、汇总和分析大量国内外相关文献,对矿料间隙率的计算方法、影响因素、最小值标准的发展历程及其与沥青膜厚的关系进行了综述。认为基于集料公称最大粒径的现有矿料间隙率最小值标准不太合理,今后应对集料特性、集料级配组成以及沥青膜厚与矿料间隙率的相互关系开展进一步研究,并应结合实体工程路面混合料的性能,建立更加合理的矿料间隙率标准或找到更好的替代方案。     

橡胶颗粒沥青混合料矿料组成设计方法研究

文章根据橡胶颗粒沥青路面的除冰机理采用骨架密实型结构进行了橡胶颗粒沥青混合料的矿料组成设计,提出了橡胶颗粒沥青混合料的级配范围,为橡胶颗粒沥青混合料的设计提供了依据。     

沥青与矿料作用的热动力分析

为定量描述沥青与矿料相互作用状况,依据热力学第一定律,采用微热量热计对选取的沥青与不同矿料的吸附热进行了测定,并对测定结果进行了热动力分析。根据试验结果分析得到矿渣、玄武岩、石灰岩、花岗岩及片麻岩矿料与沥青稀释液在25°C~145°C范围内反应的单位表面活化能及指数常数。结果表明:温度越高,沥青与矿料之间的反应越快,且整个反应是一级反应,所得结论也从沥青混合料性能测试结果中得到验证。     

矿料级配对沥青混合料体积指标的影响

采用正交试验方法,研究了矿料级配对GTM和马歇尔法成型的AC-16型沥青混合料体积指标的影响,并采用SPSS统计软件对混合料体积指标与其矿料级配参数的关系进行了多元线性回归,发现成型方法不同,级配各因素对沥青混合料空隙率的影响大小排序并不一致,传统马歇尔击实可能会改变矿料级配的结构,而GTM混合料体积指标与其矿料级配参数的回归关系式可作为优化级配的依据。     

沥青混合料矿料滑移剪切试验研究

为了研究沥青混合料的高温稳定性与矿料界面滑移剪切行为的关系,从沥青混合料矿料的接触及滑移特性入手,开发了专门用于评价沥青混合料矿料滑移剪切性能的滑移剪切试验,分析了试验条件、级配和沥青等对滑移剪切能的影响.研究表明在试验温度60℃、加载速率20 mm/min时,滑移剪切试验的评价指标滑移剪切能EI与车辙动稳定度DS的相关性最好,以此初步推荐了滑移剪切试验的试验条件.矿料滑移剪切试验表明混合料的级配和沥青种类及其用量对滑移剪切能EI有显著影响,适当增加最大公称粒径、采用改性沥青以及最佳油石比等措施能显著提高沥青路面的高温稳定性.     

基于表面润湿理论的再生剂-老化沥青界面扩散行为评价

为研究再生剂-老化沥青界面扩散行为及其影响因素,采用Wilhelmy吊片法测试了不同温度下再生剂的表面张力及其与老化沥青间的接触角,计算得到润湿过程中的热力学参数浸润功和动力学参数润湿速度(润湿时间),研究了再生剂自身性质、环境温度及沥青老化程度对界面扩散行为的影响。结果表明:环氧大豆油(ESO)的掺入降低了再生剂的接触角,增大了浸润功,加快了润湿速度,缩短了润湿时间,提升了再生剂的润湿性能,促进了再生剂-老化沥青的界面扩散,而十二烷基苯磺酸(DBSA)的掺入则对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响;温度对再生剂-老化沥青界面扩散行为影响显著,随着温度升高,再生剂的黏度降低,接触角减小,润湿速度加快,再生剂在较短时间内即可充分包裹老化沥青表面;再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面浸润功越大,界面扩散动力越大,扩散过程更易自发进行;再生剂在老化沥青表面的接触角越小,其在老化沥青表面的润湿速度越快,再生剂液滴更容易形成包裹老化沥青表面的再生剂膜;再生剂的黏度越低,流动性越好,其在老化沥青表面的润湿速度越快,有利于再生剂-老化沥青界面的扩散;沥青的老化对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响,...     

矿料表面碱性处理对油石界面低温黏附性能的影响效应

研究了矿料表面碱性处理技术对低温条件下油石界面黏附性能的影响效应,以中海90号沥青、花岗岩、石灰岩为试验原材料,借助于油石界面低温黏附强度定量测试设备,对比分析了氢氧化镁水溶液、石灰水溶液两项矿料表面处置技术对界面低温黏附强度的影响规律。研究结果表明,与石灰岩矿料相比,未经表面处置的花岗岩矿料的油石界面低温黏附强度较低,文中采用的两项表面处置技术均可提升油石界面的低温黏附强度,但是氢氧化镁水溶液处置技术的应用效果更优。为了提升沥青混合料的系列低温性能,氢氧化镁水溶液矿料表面处置技术应该被推广使用。     

沥青与矿料交互作用的影响因素

为了研究相关因素对沥青与矿料交互作用能力的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)对沥青与矿料交互作用能力的影响因素进行了研究,并通过方差分析法对影响因素的显著性进行了排序,结果表明:在温度与荷载频率一定时,随着粉胶比的增大,沥青和矿料的交互作用能力呈先增大再减小的趋势,出现最佳粉胶比;胶质和沥青质含量高的沥青与矿料的交互作用能力强;石粉的碱性越强,粒度越小,表面积越大,与沥青的交互作用能力越强;各因素对沥青与矿料交互作用能力的贡献大小顺序是胶质+沥青质含量＞石粉粒径＞ SiO2含量＞粉胶比.     

细集料密度对沥青混合料矿料间隙率值的影响

研究了我国的VMA规定值和计算方法.指出了我国普遍使用的马歇尔设计方法,根据集料公称最大粒径规定的最小VMA值,与美国马歇尔设计方法给定的最小VMA及美国Superpave设计方法规定的最小VMA值,本质上是一致的,但计算方法却不同.采用现行计算VMA的4种方法,计算了25种工地沥青混合料的VMA值.我国的粗集料用毛体积相对密度,细集料用表观相对密度计算VMA的方法和美国的方法所用公式形式一样,但我国计算的VMA比美国方法计算的VMA均偏大.在实际使用时,建议按照细集料含量与细集料平均吸水率的乘积大小,修正我国计算公式,使之接近沥青混合料的真实VMA.     

沥青自愈合行为评价及影响因素分析

利用动态剪切流变仪(DSR)进行了改进的“疲劳愈合疲劳”加载试验,采用毛细流动扩散理论证明了评价方法适用性,表征了沥青自愈合行为。通过响应面法分析了愈合时间和损伤程度对沥青样品自愈合性能的影响规律。结果表明：改进的“疲劳愈合疲劳”加载试验可用于表征沥青愈合特性。沥青损伤程度越大,初期瞬时湿润愈合能力越差,而后期扩散愈合率越强。延长愈合时间,降低损伤程度,对沥青自愈合有积极作用。影响沥青自愈合性能因素强弱排序为：愈合时间>损伤程度>愈合时间与损伤程度的交互作用。     

沥青混凝土数字图像集料粘连效应分割方法研究

根据沥青混凝土切片图像的灰度分布特点,探讨了沥青混凝土数字图像处理的流程与方法.针对集料图像粘连问题,采用分水岭分割方法对粘连集料进行分割,验证了该方法的有效性;并且借助分割后的二值图像对集料的就位方向进行统计,明确了集料就位方向与集料扁平程度的相关性.研究结果表明分水岭分割方法具有良好的适用性,集料的就位方向明显受到集料扁平程度的影响,集料越扁平其就位方向越集中.     

挖方路段路基水分迁移特性测试与分析

针对公路因开挖而出现的路基水分失衡现象,在张家口—涿州高速公路工程选取试验段埋设温度和电阻传感器,测试不同挖方深度路段(深挖、浅挖和填挖过渡段)路基在开挖渗沟前后不同深度处的电阻率;通过室内试验建立电阻率和含水率之间的关系,分析了挖方路段路基水分迁移特性.分析表明:随着挖方深度的增加,深秋与初春的含水率差值△W不断增大,即在挖方边坡水分补给和温度共同作用下,水分迁移的强度随着挖方深度的增加越来越强烈;渗沟和一定深度的换填有助于抑制挖方路段水分迁移作用,改善路基工作状态;对比填挖过渡段和深挖方路段季节性水分迁移,夏季降水对2处路段影响显著,所测土基含水率较之其他季节明显增大,季节性因素对深挖方路段水分迁移强于填挖过渡段.     

水泥稳定碎石基层级配研究

水泥稳定碎石基层作为一种良好的半刚性基层材料,在我国高等级公路上得到广泛运用。参考SMA级配的设计思想,分析了5种不同级配水泥稳定碎石的结构,并进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明在水泥用量相同的前提下,骨架密实结构的水泥稳定碎石具有较高的强度。改变水泥稳定级配碎石的结构类型即由传统的悬浮密实结构转变成骨架密实结构,可改善半刚性基层材料的力学性能。     

水泥稳定碎石力学特性研究

为研究水稳碎石材料的力学特性,通过简单加载试验、逐级加载试验和循环加载试验,分析了加载方式、应力水平、龄期对其抗压强度、割线模量、破坏应变和累积应变变化规律的影响.结果表明:水泥稳定碎石是典型的弹塑性材料,应力依赖性明显,对荷载变化敏感,弹性和塑性的临界值为(0.7?0.8)σmax;随着应力水平的增加,简单加载和逐级...     

粗集料颗粒几何形状对VCADRC的影响研究

在基于均匀设计的VCADRC试验的基础上，利用数字图像处理方法，通过获取各种花岗岩颗粒的形状参数，分析了颗粒几何形状对VCADRC的影响。同时，针对番禺花岗岩，设计了一系列磨耗试验，改变磨耗次数，分析颗粒形状系数与VCADRC的变化规律。结果表明，颗粒的形状系数与VCADRC相关关系高度显著，随着磨耗次数的增加，VCADRC开始逐渐减小，在磨耗过程中，颗粒的形状系数减小，颗粒趋近于球形，VCADRC减小。VCADRC与颗粒自身的物理特性密切相关，颗粒的粗糙程度、表面微观纹理结构也是VCADRC的重要影响因素。集料生产的全面质量控制引入颗粒形状系数指标是非常有必要的，可及时调整料源和生产工艺流程，选择合理的破碎机械设备，生产出质优稳定的路用石料。     

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.     

透水型级配碎石基层填料强度演化特征的离散元模拟

骨架空隙型级配碎石填料因其较好的渗透性能而广泛应用于透水型基床结构层,但其在不同级配下的抗剪强度特征及演化规律仍不明确。首先针对6种不同级配类型的碎石填料试样开展了不同围压下的室内单调加载三轴压缩试验,进而采用考虑颗粒真实不规则形状的三维离散单元方法对室内试验结果进行了数值模拟研究,从颗粒间接触、微观组构和颗粒运动等角度揭示了透水型级配碎石基层(UPAB)填料抗剪强度机理及其随级配变化的演化特征,验证了室内试验得出的级配影响规律及级配优化设计方法。研究结果表明：细颗粒通过改变颗粒体系的内部排列结构(即各向异性程度)而直接影响级配碎石填料宏观抗剪强度,细颗粒含量对试样的剪切破坏形态有直接影响,随着细颗粒含量的减少,试样整体发生较大变形时表现为内部颗粒发生转动的比例下降但发生颗粒间滑动的比例增加;试样失稳的主要原因是由于颗粒拓扑结构的改变,最终发展成不可逆的塑性变形;级配控制参数G/S=1.8时试样表现出最低的各向异性特征,相同应变条件下的颗粒旋转角均值最小,表明此时试样内部的颗粒堆积排列最优且抗剪强度最高,G/S=1.8可取作“填充密实”型与“残余空隙”型结构的分界;不同级配的试样内部颗...     

粗集料压碎值对多孔沥青混合料体积特征与路用性能的影响

为了明确粗集料压碎值对多孔沥青混合料性能的影响,选取玄武岩、破碎砾石和石灰岩3种不同压碎值的粗集料.首先采用击实试验模拟分析了粗集料和多孔沥青混合料受荷后的级配变化规律,其次探究了粗集料压碎值对多孔沥青混合料体积指标和路用性能的影响.研究结果表明:粗集料和沥青混合料受荷后9.5 mm筛孔集料的质量通过率变化最大,4.7...     

粗集料的表面微观纹理的激光测量方法及分形性质研究

研制了一种采用激光三角测量技术的微距测量系统,对路面常用的花岗岩、玄武岩等粗集料的表面微观纹理进行测量,并分析了系统各种误差等干扰因素.利用MATLAB平台,采用盒子计数法对各种表面曲线及其所对应的原始数据进行分析,得出表面纹理的分形维数.测量分析系统总体抗干扰能力较强,满足粗集料微观测量要求,系统总体可靠、可行.对比...     

融合感知特性的道路铺装结构设计体系研究综述及应用展望

为促进道路基础设施的智能化,实现道路铺装结构的智能感知功能,综述了融合感知特性的道路铺装结构设计体系的研究进展和发展趋势。首先归纳了道路铺装感知信息组成,包括路域环境感知、车辆荷载感知、路表功能感知和结构响应感知,在此基础上,提出了道路铺装结构分级感知设计思想;针对目前道路铺装感知设计不完善的问题,初步构建了融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系;最后提出了融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用中存在的问题,并对其发展和应用前景进行了展望。研究结果表明：道路铺装结构的感知设计应综合考虑道路等级、区域环境、服务需求、工程造价和发展趋势等因素,依据“安全优先、分层递进”的思想进行分级设计,融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系应涵盖感知系统、材料设计、布设组合、感知性能保持、计算理论和设计指标及要求等内容;在融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用过程中,存在着感知特性的设计内涵不明确、感知技术的实施标准不统一、感知铺面结构的性能保持技术不健全和感知数据处理与应用不标准等问题,未来其在公路长期性能观测科学网的建设、道路科学合理养护决策的制定和适用于中国的长寿命路面设计方法的研发等方面具有广阔的应用前景。