新型级配图的分析与验证

通过马氏试验结果，验证了碎石矿质混合料级配最大密度时，实验指数为0．45的合理性。同时对级配曲线半对数坐标、常数坐标、幂指数坐标三种形式的优缺点进行了详细分析，从理论上论述了幂指数坐标是级配曲线的最佳坐标形式。最后用球体理论、干涉理论对实验指数为0．45时，取得最大理论密度这一现场作了具体理论分析。     

沥青混合料级配离析对矿料间隙率的影响分析

为了研究不同类型沥青混合料发生级配离析后体积特性的变化规律,针对三种常见类型沥青混合料设计了变异级配组,然后应用Hudson法分析了各级配组沥青混合料的矿料间隙率的变化规律,并通过试验验证了分析结果。研究发现不同类型沥青混合料具有不同的VMA中心级配。级配通过率的相同变化,会给不同级配沥青混合料带来不同程度的VMA及其相关性能的改变。因此对沥青路面混合料离析程度的控制,采用统一的通过率控制指标并不一定合适。     

沥青混合料矿料特征图像表征参数选取

为准确表达沥青混合料矿料尺寸特征,真实反映沥青混合料级配组成,采集了3种典型级配沥青混合料的切割断面、芯样曲面图像,针对传统等效法表征矿料尺寸存在的缺点,基于矿料形态特征提取了4种特征参数,并对绘制的级配曲线进行了对比分析.结果表明:相同获取方式下得到的试件图像数据分析结果具有很好的相关性;由于曲面图像在处理过程中存在颗粒被拉长现象,使所得结果准确性降低,而平断面图像所得结果则更接近设计级配曲线;与等效圆直径相比,以平均直径为特征参数的级配曲线更接近设计级配曲线,对2.36mm粒径的颗粒作适当系数修正,即可得到与设计级配较为接近的结果.因此,平断面图像的平均直径级配曲线可作为沥青混合料级配检验的优化方法.     

骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法

为研究水泥稳定碎石的级配优化设计问题,针对未加水泥的级配矿料,构建矿料间隙率的物理模型,给出骨架密实型级配矿料粗细分界筛孔通过率的计算公式,建立骨架密实型级配设计理论.在考虑细料对粗料排列的干涉作用后,通过试验获得实际意义上的骨架密实型水泥稳定碎石,形成该类材料的级配优化设计方法.结果表明:未加水泥的级配矿料击实试验所得的最大干密度或间隙率可作为判断水泥稳定碎石骨架密实性的简便指标;通过建立的理论模型与优化设计方法,可成功地设计出水泥剂量较低、强度较高的骨架密实型水泥稳定碎石.     

不同矿料级配对沥青路面抗滑性能的影响

按照美国Superpave级配控制点和禁区范围。对现行规范中的部分级配进行调整。使它们级配曲线分别通过禁区的上限、下限和禁区,同时利用这几种级配组成的混合料进行一系列的抗滑性能试验来探讨不同矿料级配对沥青路面抗滑性能的影响。从而为铺筑沥青路面时合理选择矿料级配提供一定的理论依据。     

粗颗粒土静力压实特性的试验研究

研究粗颗粒土的压实特性随级配和含水率的变化规律,对工程实践具有重要的指导意义.以大石峡土石坝的筑坝料为研究对象,借助分形级配方程,分别进行了不同级配粗颗粒土的相对密度试验和不同级配不同含水率粗颗粒土的静力压实试验,研究了级配和含水率对试验土料压实特性的影响规律.结果表明,当含水率达到最佳时,粗颗粒土达到最大干密度,超过最佳含水率时反而不利于粗颗粒土的压实;由静力作用得到的干密度和动力作用得到的最大干密度随分形维数的增加呈现相同的变化趋势,均在分形维数为2.62时出现极值点,对应的级配为最优级配.将最优分形维数取为2.60,并通过一些工程堆石料的级配曲线验证了其合理性.研究结论可为填方工程中填筑料的加水量控制和级配设计提供可靠的理论依据.     

沥青混合料集料分维数值和矿料间隙率的关系

利用分形理论这一研究工具对沥青混合料集料级配进行研究，建立沥青混合料集料级配分维数值与矿料间隙率的关系．对沥青玛蹄脂碎石混合料、多孔排水式沥青混合料、密级配沥青混合料进行试验研究，分别建立集料级配分维数值与矿料间隙率的关系，再分析、对比其他试验数据，得出矿料间隙率随着集料级配分维数值的增加先降低后增加、并在一定的范围内存在极小值的结论．此研究结论对沥青混合料设计级配的选择具有重要的指导意义．     

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.     

沥青混合料Superpave与马歇尔设计方法的比较

以通鲁一级公路沥青混合料设计为依托,对沥青混合料Superpave与马歇尔设计方法进行比较和分析。采用Superpave方法成型旋转压实试件,进行混合料设计,确定混合料级配和沥青用量,再按照确定的级配制作马歇尔试件,获取两种方法的体积指标以进行对比。旋转压实得到的试件毛体积密度较大,空隙率和矿料间隙率较小,同样的沥青用量下其沥青饱和度较大。尽量Superpave试件的体积指标的变异性与马歇尔设计法体积指标的变异性相仿,旋转压实较接近实际的现场压实功,能反映公路交通荷载的实际情况,因此应该进一步推广应用。     

成型温度对沥青混合料体积参数的影响分析

通过对AC13，SMA13和Superpave12、5三种典型级配的沥青混合料在不同的成型温度下的马歇尔试验，模拟沥青路面在不同压实温度下的碾压施工，分析压实温度对沥青混合料空隙率、矿料间隙率、稳定度、流值等体积参数的影响．结果表明，随着压实温度的降低，沥青混合料空隙率、矿料间隙率以及流值不断增大，而沥青饱和度和稳定度不断减小．这一规律对沥青混合料的现场施工有重要的指导意义．     

泡沫沥青用量和矿料级配对混合料拌和用水量影响

为了研究泡沫沥青用量和矿料级配对泡沫沥青混合料所需合理拌和用水量的影响,设计了3种矿料级配组成OA1、OA2和OA3,通过变化4种沥青用量2％、3％、4％、5％（相对于矿料干重的百分比）,5种拌和用水量,即混合料最佳击实含水率（OMC）的60％、70％、80％、90％、100％,将各组合下制备成的泡沫沥青混合料成型试件,测定其间接拉伸强度和干密度．结果表明：不同的矿料级配、泡沫沥青用量和拌和用水量条件下制备的泡沫沥青混合料具有不同的间接拉伸强度和干密度．不同的矿料级配和不同的混合料拌和用水量存在最佳泡沫沥青用量3％．综合推荐出泡沫沥青混合料OA1、OA2和OA3适宜的拌和用水量范围分别为65％～80％OMC、70％～85％OMC和75％～85％OMC．通过试验路的铺筑观测发现,使用状况良好,验证了此研究结果是合理的．     

基于矿料间隙率的SMA混合料设计新法

根据沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)中集料、沥青、空隙率与矿料间隙率(VMA)之间的体积关系,推导了VMA与沥青用量之间的关系;论证了VMA对SMA混合料级配的影响;讨论了VMA与级配之间的关系.由此得出了基于VMA的SMA混合料设计新方法:首先根据技术要求确定VMA的大小,从而得出最佳沥青用量,并可缩小SMA的级配范围,最后在此范围内,采用确定的最佳沥青用量试配3个级配,空隙率最接近目标空隙率的级配即为最佳级配.通过具体混合料设计实例,证明SMA混合料设计新法比常规方法简便、快速、准确、可靠.     

水作用对沥青混合料疲劳性能影响试验

为了便于高温潮湿多雨地区和季节性冰冻地区选用合适的水处理方式评价沥青混合料水稳定性,设计制备了3种级配、4种空隙率的AC-13沥青混合料,通过间接拉伸疲劳试验,研究了不同水作用方式(高温浸水和冻融循环)对它们疲劳性能的影响。试验结果表明,水作用会明显降低沥青混合料的疲劳性能,并且冻融循环的不利影响更为严重;细集料多、空隙率小的沥青混合料的疲劳性能较好,其疲劳寿命对荷载应力也更为敏感。设计和施工时应保证沥青混合料空隙率在4%~5%之间,以降低水作用对沥青混合料疲劳性能的影响程度。同时,评价了水作用对Superpave级配禁区上下方的沥青混合料疲劳性能的影响,并探讨分析了高温浸水和冻融循环影响不同空隙率的沥青混合料疲劳性能的作用机制。     

级配选择对沥青混合料动态模量影响评估

利用基于幂指数模型回归斜率的级配因子对13种(粗细级配)Superpave级配混合料进行分析,并分析评估与40℃动态模量│E4*0│的关系,给出基于级配因子的混合料动态模量│E4*0│的优化原则,揭示了获得理想混合料特性所相关的混合料级配的内在特征.     

超薄磨耗层高黏高弹沥青混合料性能研究

为给超薄磨耗层提供一种性能优良的沥青混合料,通过优化级配并以高黏高弹改性沥青为胶结料研制骨架密实型高黏高弹沥青混合料。借鉴SAC( stone asphalt concrete）级配设计方法,以8 mm为集料最大粒径,改变4.75 mm筛孔通过率得到骨架嵌挤程度不同的3种SAC-7级配。通过室内试验和控制变量的方法,分析级配、沥青用量、压实度、粉胶比等对骨架密实型高黏高弹沥青混合料路用性能影响。研究表明：当高黏高弹沥青混合料中粗集料嵌挤程度≥90%,油石比在7.3%～7.9%,粉胶比在0.8～1.2时,沥青混合料综合性能最优。采用SAC设计方法设计的高黏高弹沥青混合料应用于超薄磨耗层具有优良的路用性能,能够满足高等级道路养护需求。     

级配对混合料压实性能和车辙稳定性的影响

分别以混合料试件达到目标高度时的旋转压实次数Naim及沥青路面分析仪 (APA)浸水车辙深度为评价指标 ,探讨集料级配对沥青混合料压实性能和车辙稳定性的影响 .研究选取 10种级配 ,结果表明 :级配相对于Super pave控制点的分布状况对混合料的压实性能和车辙稳定性均有显著影响 ;与对于控制点约束范围内的级配相比 ,低于控制点约束低限的级配 ,其混合料车辙稳定性更好但更难压实 ;级配线高于、穿过、低于Superpave禁区以及沿禁区低限的混合料其车辙稳定性无显著差异 ;低于控制点低限最远的级配 ,混合料的压实性能最差 ,车辙稳定性也较差 .     

级配对矿质颗粒体离析的影响研究及应用

 为取得不易离析的路面颗粒材料,开展了级配对矿质颗粒体离析的影响研究。首先通过实验研究,确定反映路面颗粒材料离析的试验方法;然后应用级配设计理论,设计不同级配参数的矿质颗粒体,根据各颗粒体离析试验结果,采用级配设计参数与表征颗粒体粒径分布的平均粒径与粒径分散系数,分析颗粒体级配与其离析程度的关系。研究发现,最大粒径相同的颗粒体,平均粒径和粒径分散系数存在离析程度最小的临界值,超出此临界值的颗粒体离析程度变大;临界值对应的级配为次级粒径颗粒填充上级粒径颗粒空隙时,留下适当空间的级配;且平均粒径和粒径分散系数存在良好对应关系,粒径分散系数随平均粒径的增大而减小。另外,对比分析了矿质颗粒体离析试验与沥青混合料施工离析的对应关系。     

橡胶沥青混合料高温稳定性影响因素试验

通过室内车辙试验和浸水车辙试验,采用单因素对比分析的方法,对橡胶沥青混合料高温稳定性能的主要影响因素进行了系统研究.试验结果表明,胶粉来源、胶粉掺量、油石质量比、空隙率等因素,对于橡胶沥青混合料高温稳定性的影响比较显著,基质沥青对高温稳定性也有一定程度的影响,而胶粉细度等因素所产生的影响较小.尽管不同级配形式下混合料常规动稳定度的测试结果差异不大,但由于浸水对比车辙试验条件下动稳定度的衰减幅度最小,因此,矿粉比例低且细料较少的间断级配形式更适用于橡胶改性沥青.     

橡胶沥青混合料RAC-G级配空隙率变化

针对橡胶沥青专用级配之一的RAC-G,将其在不同级配情况下,通过马歇尔试验,重点考查了此级配中关键档集料掺量的变化对9．5mmRAC-G级配空隙率的影响规律,研究发现,为保证RAC-G级配空隙率在3％-6％的范围内,油石比应控制在8．5％-9．5％;油石比每增加0．5％,橡胶沥青混合料的空隙率减小0．9％-1．2％;在2．36-4．75mm的含量严格控制在12％以下的前提下,通过调整粗集料4．75-9．5mm与≤2．36mm集料的相对含量,可微调空隙率。相比ARAC级配,将9．5mmRAC-G级配应用于超薄罩面或应力吸收层,将具有更好的抗疲劳开裂和防反射裂缝的性能。     

沥青混合料级配集料的分形特性

基于分形理论,对沥青混合料级配集料的分形特性进行了研究,探讨了集料颗粒、集料粒径分布、集料质量级配以及集料体积的分维等.研究结果表明:分维值可以用来定量地描述沥青混合料中集料的复杂外观结构,在双对数坐标下集料颗粒周长与面积呈现线性关系,相同集料(同料源)不同级配的集料颗粒具有近似相同的分维,相同集料不同截面具有相同的分维,不同集料(不同料源)表现出不同的分维;分维值也可以用来定量地描述沥青混合料中集料粒径分布、集料质量分布、集料体积分布以及集料的空隙率等,集料质量级配分维值越大,其级配就越粗.