沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法

为了弥补现有沥青混合料表面构造测试方法的不足,运用数字图像处理技术及频谱分析理论,提出了新型沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法。首先,运用二维数字图像处理技术从沥青混合料断面扫描数字图像中识取出混合料二维表面构造线;然后依据频谱分析理论,提出了表征沥青混合料表面宏观、微观构造水平评价指标L_(TX,0.5-31.5)和L_(TX,0.13-0.5)及表面构造分布特性评价指标L_(TX,m)。同时基于MATLAB,Visual Studio及Install Shield编程平台,开发了沥青混合料二维表面构造水平及分布特性测试分析软件。最后,分别将该方法与传统路面表面宏观、微观构造水平及其分布特性测试方法进行了室内对比测试试验。研究结果表明:该新型沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法,与传统路面表面宏观、微观构造水平及其分布特性测试方法所测结果之间具有良好的相关性,可准确测得沥青混合料表面宏观、微观构造水平及其表面构造分布特性。     

沥青混合料自愈研究综述

基于国内外有关沥青混合料自愈的研究和报道,分别对沥青混合料自愈机理、评价指标与测试方法、自愈增强技术3个方面进行了总结。关于沥青混合料自愈的研究,对理解和利用沥青自愈能力,解决沥青路面病害和提高沥青路面使用寿命具有重要的意义。     

抗剥落剂对沥青及花岗岩集料沥青混合料性能的影响

为研究酸性集料花岗岩作为沥青混合料用集料的应用潜力,制备添加抗剥落剂的沥青胶浆和基于花岗岩集料的沥青混合料。基于表面能理论和红外光谱试验（FTIR）,分析沥青与酸性集料的黏附机理,探究沥青与抗剥落剂的化学组成。采用车辙因子、疲劳因子、残留稳定度、劈裂强度比等评价指标,研究抗剥落剂对沥青及混合料路用性能的影响。结果表明：抗剥落剂能改善沥青的高温稳定性和中温抗疲劳性,提高沥青混合料的水稳定性,且抗剥落剂与沥青是物理共存反应;接触角试验的结果定量反映不同集料与沥青的黏附性差异;细集料类型对沥青混合料的水稳定性影响极大,选择石灰岩作为细集料有利于提高花岗岩沥青混合料的水稳定性。     

基于表面能理论的破碎砾石沥青混合料水稳定性定量分析

为利用表面能理论定量分析研究破碎砾石沥青混合料的水稳定性,采用蒸气吸附法测试破碎砾石样品在20℃条件下的表面能参数,采用插板法测试20℃、4种不同掺量(0%,0.2%,0.4%,0.6%)抗剥落剂沥青的表面能参数,进而计算了破碎砾石与不同掺量抗剥落剂沥青的结合能以及水稳定性的表面能评价指标。在此基础上进行了破碎砾石沥青混合料的水稳定性定量分析及排序,一方面从表面能角度研究了抗剥落剂对破碎砾石与沥青黏附性改善的微观机理,另一方面通过严格控制破碎砾石材料、级配、油石比等始终保持一致,进行了抗剥落剂掺量分别为0%,0.2%,0.4%,0.6%的破碎砾石沥青混合料马歇尔试验(包含浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验、冻融劈裂试验)验证。研究结果表明:(1)破碎砾石的表面能参数由极性碱分量主导;(2)抗剥落剂的掺加能够降低沥青的表面能,进而增加沥青对集料的润湿性;(3)掺加抗剥落剂对破碎砾石与沥青之间的黏附性改善主要体现为降低沥青自身的内聚能进而增加其对集料的润湿性,以及提高沥青的表面能酸分量进而增加其与集料的黏附结合能两个方面;(4)破碎砾石沥青混合料水稳定性的微观表面能评价指标与宏观性能试验指标的排序相同,由此论证了表面能体系用于破碎砾石沥青混合料水稳定性定量分析的准确性。     

基于沥青损伤等效的沥青混合料火烧评价方法研究

高等级沥青路面突发火烧事故后,社会关注度高、交通影响大,而现行规范暂无沥青混合料的火烧评价方法,评价、处置火烧问题尤为困难。该文参照沥青常规老化后指标的变化规律及合格性的评判标准,进行了汽油包裹沥青、汽油包裹部分沥青混合料、汽油与沥青混合料分离3种燃烧机制的合理性对比分析,并基于沥青损伤等效原理建立了沥青老化数据库。研究表明:标准的室内火烧试验方法应采用汽油与沥青混合料分离的燃烧机制,能准确模拟沥青路面真实火烧情况,且能定性评价不同火烧时长对沥青混合料的影响;通过对比火烧后沥青指标与沥青老化数据库的映射关系,可定量评价火烧对沥青混合料的影响;将建立的沥青混合料火烧评价方法应用于某高速公路火烧案例,表明该评价方法适用性较好。     

基于灰色关联理论的沥青混合料低温性能影响因素分析

沥青混合料低温性能的影响因素较多。文章通过低温弯曲试验作为评价沥青混合料低温性能的技术方法,应用灰色关联理论对沥青混合料中不同筛孔集料通过率、油石比及空隙率对沥青混合料低温性能的影响程度进行分析。研究表明:灰色关联理论可以作为分析方法评价不同因素与沥青混合料低温性能的关联度,其中沥青混合料的油石比与筛孔尺寸为2.36 mm时集料的通过率对沥青混合料的低温性能的影响最大。     

沥青混合料各向异性的研究综述

随着对路面材料性质研究的不断深入,研究者在沥青混合料各向异性的研究方面已取得了很多成果。文中从沥青混合料各向异性的两种形式、横观各向同性的评价指标和测试方法、材料各向异性对路面结构荷载响应的影响等3个方面进行了具体阐述。并在总结已有成果的基础上,提出了今后研究沥青混合料各向异性的有益建议。     

沥青及沥青混合料老化试验方法评价分析

分析介绍了沥青及沥青混合料的试验室模拟老化方法,通过沥青针入度和沥青混合料弯拉疲劳性能试验评价了不同长期老化和短期老化方式影响程度,并对沥青针入度和沥青混合料弯拉疲劳性能对老化程度的敏感性和相关性进行了分析,为再生沥青混合料长期性能评价及维修养护研究提供参考.     

低温沥青混合料抗冻性能试验研究

针对低温沥青混合料抗冻性能差问题,结合表面自由能理论对低温沥青、混合料配合比进行了设计,研究了低温沥青混合料的压实特性,并分析了沥青与集料粘附性及空隙率对抗冻性能影响。结果表明,低温沥青混合料压实特性与环境温度、击实次数具有较好的相关性;沥青与集料粘附性能有效改善混合料抗冻性能;最不利空隙率为8.3%,临界空隙率为12%;LB—13级配初始强度及抗冻性能均优于AC—13级配。     

沥青混合料施工用防粘隔离剂研究

为解决沥青混合料高温施工过程中与施工器具之间粘附作用,避免传统隔离剂对混合料质量产生不良影响,研究开发出高温耐久型低表面能隔离剂。通过隔离效果试验、隔离剂对沥青胶结料性能影响试验和隔离剂对沥青混合料性能影响试验对其性能进行验证。结果表明,本研究开发的高温耐久型低表面能隔离剂相比于目前沥青混合料施工中常用的植物油隔离剂隔离效果明显且更为持久,同时该隔离剂的加入对于沥青胶接料和沥青混合料的各项指标影响十分有限,完全符合使用要求。     

蓄盐沥青混合料除冰雪性能研究

为了有效评价沥青路面除冰雪性能、揭示蓄盐沥青混合料除冰雪机理及效果,首先对蓄盐沥青混合料的路用性能进行了研究;其次开发了冰膜与沥青混合料表面粘结力测试系统,提出采用极限破坏拉力和破坏界面等级综合评价混合料与冰的粘结能力,分析了级配类型、温度对粘结能力的影响;并设计了冰点试验方法,研究了蓄盐沥青混合料除冰雪机理;最后通过室内试验和室外实体工程对除冰雪效果进行了验证.结果表明:蓄盐沥青混合料能有效降低混合料与冰之间的粘结力,-5℃时蓄盐混合料的极限破坏拉力比普通混合料降低了27.8％;开级配沥青混合料与冰之间的粘结力大于密级配沥青混合料,且粘结力随公称最大粒径的增加或温度降低而增大,破坏界面等级随温度降低而下降;蓄盐路面具有良好的路用性能和除冰雪效果.     

不同空隙率沥青混合料的粘弹性能

为了研究沥青混合料在宽频范围内的动态粘弹性能,采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同空隙率沥青混合料进行动态频率扫描,得到了复数剪切模量和相位角等粘弹参数。根据时温等效原理,得到了复数剪切模量、相位角随频率变化的主曲线,同时分析了频率、沥青种类、温度和空隙率对沥青混合料粘弹性能的影响;基于主曲线采用CAM模型拟合分析了不同空隙率沥青混合料试件的粘弹性能。结果表明:频率与温度对不同空隙率沥青混合料粘弹性能的影响规律相同;沥青混合料相位角主曲线在中高温时欠光滑;沥青混合料粘弹性能对空隙率有较强的依赖性;应用CAM模型可以较好地分析不同空隙率沥青混合料的粘弹性能,为沥青混合料设计和性能评价提供参考。     

基于表面能评价沥青-石料界面黏结性能的研究

沥青-石料的界面黏结性能直接决定了沥青混合料的强度、耐久性、稳定性等路用性能.根据表面能理论建立沥青-集料界面的黏附模型,通过黏附性模型计算了3种沥青与3种石料的黏附功,并以此为指标评价沥青-石料的界面黏结性能;然后通过室内石板材抗剪强度试验验证了表面能理论分析的正确性;最后利用灰关联理论分析黏附功、黏度、酸值、碱值等因素与抗剪强度的关联程度.结果表明:抗剪强度试验与表面能理论分析结果相一致;在众多影响因素中表面能理论指标黏附功与抗剪强度的关联性最好;进一步说明了表面能理论作为一种定量评价沥青-集料界面黏结性能的方法和标准是可行的.     

沥青—集料表面能参数及其对水损害影响

沥青混合料水损坏是沥青路面主要破坏形式之一。运用表面自由能理论来分析沥青混合料的水损害问题。表面自由能是指处于液体或固体表面的分子与它们处于内部时相比所具有的自由能过剩值。基于表界面理论,推导出沥青在矿料表面的黏附模型和水损坏模型;通过测得矿料和沥青的表面能参数指标带入模型分析得出,沥青在矿料表面的黏附趋势以及发生水损坏的趋势;讨论了沥青和矿料的表面能参数对黏附及水损坏的过程的影响,为沥青和矿料的匹配选择提供了更加科学的手段,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

乳化沥青破乳机理研究

本文运用表面自由能理论、电荷吸附附理论和相似相容量论研究了乳化沥青在乳化沥青混合料中破乳机理及其进程分段，并得到了一些有益的结论。     

应用构造深度评价沥青混合料离析

为了解决目前国内缺乏离析评价方法与评价指标的问题。在大量调查国内外资料基础上，分析运用构造深度来评价沥青混合料离析的可能性。在各种构造深度测试方法中，以激光断面仪最为有效快速。采用离析区域构造深度与均匀区域构造深度比值作为离析评价指标．得出了不同程度离析的砰价标准。针对均匀区域构造深度难以测定的问题，提出了几种均匀区域构造深度的预测模型。研究表明，应用构造深度评价沥青混合料离析是可行的。     

用热力学方法评价矿粉对沥青-骨料界面的影响

热拌沥青混合料中加入矿粉会使混合料的性质发生改变,该文重点分析矿粉对沥青-骨料界面热力学性质的影响。选用7种沥青、3种矿粉和6种骨料,利用其各自的表面自由能分量计算相应的能量参数。通过测试沥青、矿粉和骨料各自的表面自由能并计算相应的能量参数,评价矿粉对热拌沥青混合料沥青-骨料界面的影响。结果表明:加入矿粉会导致沥青胶浆-骨料体系的抗裂性能、抗水损害能力以及沥青对骨料的润湿性能改变。鉴于现有的测试手段只能测试矿粉的颗粒大小、有害成分、形态等特性而不能对其进行全面评价,提出在混合料设计过程中通过表面自由能测试和能量参数计算来表征矿粉和沥青胶浆,从而优化混合料设计。     

超声波测试方法在沥青混合料冻融试验中的应用

基于超声波传播原理,将超声波测试方法引入到沥青混合料的冻融试验中.通过对试验结果的分析,讨论了试验数据离散性较大的原因,提出了影响超声波测试方法精度的多重因素;进而基于微观结构分析对试验数据提出了合理的修正方法,并推荐了超声波测试方法在沥青混合料冻融试验中应用的经验公式;最后通过对比试验验证了经验公式形式的正确性.结果表明,修正后的超声波传播速度能表征沥青混合料冻融后的劈裂强度,两者之间有着很好的指数关系.     

高岭土矿粉沥青混合料的灰色关联分析

为了研究不同地区高岭土矿粉对沥青混合料水稳定性能的改善效果和高岭土矿粉中哪一种化学成分对沥青混合料的水稳定性能影响最显著,采用沥青混合料的标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验方法,以不同地区高岭土矿粉改性沥青混合料的稳定度、流值为评价指标,对不同地区高岭土矿粉改性沥青混合料的水稳定性能进行分析、比较。通过灰色关联理论,以浸水残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比为比较数列,以不同地区高岭土矿粉的化学成分为参考数列,详细分析了不同地区高岭土矿粉主要化学成分对沥青混合料水稳定性能的影响程度。最后,结合扫描电镜手段,对高岭土矿粉沥青混合料水稳定性能的改善机理做了分析。结果表明:通过将高岭土以矿粉的形式掺加到沥青混合料中,能够明显提高沥青混合料的水稳定性能,并且得出了高岭土矿粉中Al_2O_3含量对沥青混合料水稳定性能影响最大的结论。     

废旧橡胶粉在再生沥青混合料中的试验及应用研究

基于废旧橡胶与废旧沥青混合料综合再生利用的目的,以橡胶沥青作为新型再生剂,通过室内试验对橡胶沥青的性能及不同旧料替代率下的再生沥青混合料的路用性能进行了研究,并通过工程应用实例对其实际应用效果进行了评价与分析。室内试验表明:基质沥青在掺入一定量废旧橡胶粉后,其软化点上升、延度与针入度降低,且当基质沥青中废旧橡胶粉掺入量为15%时,沥青整体性能最佳;相比于传统再生剂,橡胶沥青作为再生剂掺入后,可有效提高不同旧料替代率下再生沥青混合料的高、低温稳定性,但对水稳定性能改善并不明显,当旧料替代率高于40%后,水稳定性能将发生降低;综合考虑橡胶再生沥青混合料的路用性能,建议工程应用中旧料的取代率为40%。工程应用表明:采用橡胶再生沥青混合料进行路面铺筑后,具有良好的使用性能,实际应用效果优异。