橡胶沥青混合料SAC-13级配空隙率变化分析

在普通沥青的多碎石沥青混凝土(SAC)设计的基础上,以空隙率为研究变量,采用固定油石比,再微调级配的方式,深入对比了SAC-13级配变化的普通沥青和橡胶沥青混合料的空隙率影响规律.结果显示:对于普通SAC-13沥青混合料,油石比每增加0.5%,空隙率减小1%～1.5%,随着9.5～13.2mm粗集料含量增多,4.75～9.5mm粗集料含量减少,混合料粗集料间隙率呈递减之势;对SAC橡胶沥青混合料,建议9.5mm以上集料用量范围限定在30%～45%之间,4.75～9.5mm集料用量范围限定在20%～40%之间,且4.75mm以上粗集料总用量应达到60%以上,2.36～4.75mm集料含量不宜高于10%,且不宜使用过多矿粉;同样目标空隙率下,SAC-13橡胶沥青混合料的粗集料掺量应略低于普通沥青混合料;SAC-13橡胶沥青混合料中当2.36～4.75mm集料含量达到8%以后,随着该档料用量的增加,空隙率增幅明显高于普通沥青混合料,需严格控制此档料含量.     

AC-13C沥青混合料劈裂疲劳损伤试验二维数值模拟

沥青混合料受非均匀性细观结构影响,其刚、强度力学特性易发生变化,为分析受细观结构影响的沥青混合料力学疲劳损伤特性,本研究从细观尺度出发,结合室内劈裂试验结果,利用有限元软件建立二维数值模型分析沥青混合料的力学与疲劳损伤特性。结果表明:在沥青混合料疲劳损伤过程中,粗集料尖角附近应力集中现象明显,疲劳损伤往往先在粗集料尖角处发生;AC-13C数值模型应充分考虑2.36 mm以上的粗集料,并在细观尺度上说明2.36 mm作为AC-13C粗细集料分界线的可行性。     

采用离散元方法评价集料的骨架结构

为了从细观结构角度深入研究骨架型沥青混合料集料的受力特征,在离散元程序PFC3D内,采用多球相互重叠的方法描述粗集料颗粒的三维不规则形状,并建立了考虑级配特征的集料混合物生成方法.按照集料粒径由大到小的顺序,在PFC3D中对各档集料进行了虚拟的逐级填充,并定量分析了各粒径集料对逐级填充后混合物中集料间隙率、集料之间的接触点数量、接触力等参数的影响.结果表明:集料混合物中,较粗集料受到的接触力大于较细集料;在较粗集料的混合物中,加入大于2.36 mm的较细集料有助于增加集料混合物的接触点数量,降低较粗集料所承担的接触力;粒径4.75～9.50 mm集料对接触点数量的增加最为显著;4.75 mm是骨架型沥青混合料的关键粒径.     

沥青混合料均匀性影响因素的研究

基于数字图像处理技术，对沥青混合料均匀性影响因素定量地展开研究．研究结果表明：随着集料公称最大粒径的增大，沥青混合料均匀性逐渐变差；集料中4．75胁这档集料比2．36胁这档集料对沥青混合料均匀性影响要显著得多；混合料中含油量和成型时的压实功对沥青混合料均匀性有一定的影响；成型温度对沥青混合料均匀性的影响，不是主要体现在混合料中集料的分布状态上，而是表现在混合料的空隙率变化上．     

基于图像的AC20型混合料集料接触分布变异性

为量化集料之间的接触关系,提出了一种基于数字图像的沥青混合料集料接触分析方法,以AC20型沥青混合料为例,对72个车辙板试件切片图像进行处理,得到每个切片上集料接触数量及集料特征;通过统计分析,得到AC20型沥青混合料接触对总体分布规律,各档集料的接触对分布规律及单颗集料接触数分布规律;并分析了大于2.36 mm集料含量C>2.36,集料级配的细度指数FI和离析指数SI对样本接触对数量变异性的影响规律及这三个指标的内在联系.通过对AC20型沥青混合料接触状况的量化分析,可将接触特征作为混合料级配设计的参考因素,指导级配设计.     

AC-16沥青混合料高温稳定性试验

基于大量车辙试验结果,分析了沥青用量、碾压次数、抗车辙剂掺量及级配对AC-16沥青混合料高温稳定性的影响,并将AC-16抗车辙剂沥青混合料与普通沥青混合料(未掺抗车辙剂)的高温稳定性进行了对比分析.结果表明:车辙试验最佳沥青用量比马歇尔试验少0.2％～0.3％;压实功过大或过小均可使沥青混合料的高温稳定性降低,施工中应严格控制碾压遍数;AC-16沥青混合料的最佳抗车辙剂掺量为0.4％～0.5％;适当增加AC-16沥青混合料中粗集料含量,形成骨架密实型结构能够有效改善其高温稳定性;AC-16抗车辙剂沥青混合料的动稳定度比普通沥青混合料有很大提高,平均提高幅度为32.9％.     

基于集料接触特性的沥青混合料抗车辙性能评价

基于数字图像技术对沥青混合料的粗集料接触点数与集料倾角进行了分析,采用沥青路面分析仪评价了添加不同沥青的AC-13F、AC-13C与SMA-13混合料的抗车辙性能,并以粗集料初始接触点数以及沥青软化点为变量建立了车辙深度预估模型,定义了用于级配选择的混合料最佳接触点数以及最小接触点数.结果表明:混合料的高温稳定性可以采用粗集料接触数量以及倾角变化量进行评价,沥青性能主要影响接触点与倾角的变化量;将接触点数量引入混合料的设计中作为级配选择的参考,可提高沥青混合料的抗车辙性能.     

路用改性沥青AC-13混合料的级配优化

采用正交试验设计方法,对特立尼达湖沥青(TLA)的改性沥青AC-13混合料的配合比进行了马歇尔试验研究,采用极差分析方法分析了每个因素水平对混合料的物理-力学性能的影响,提出了优化的TLA改性沥青AC-13混合料级配范围。研究结果表明:影响TLA改性沥青AC-13混合料的毛体积密度、空隙率和沥青饱和度的主要因素是油石质量比;而影响TLA改性沥青AC-13混合料的矿料间隙率、稳定度、流值的主要因素是2.36 mm通过率;采用优化级配的TLA改性沥青AC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性、抗渗性和抗滑性,可应用于中国高速公路沥青路面工程中。     

高速公路改建工程沥青面层施工期能耗与排放量化分析

针对旧路处理、混合料拌和、运输、摊铺和碾压五个阶段,从数据收集、计算等分析了沥青面层改建工程的能源消耗及排放,建立改建工程沥青面层能源消耗与排放的量化分析模型,计算了单位质量不同沥青面层混合料在改建工程施工过程的总能耗和环境排放总量.结果表明,SMA-13混合料拌和能耗比AC-20C、AC-25C混合料高11.2%、21.2%;沥青混合料拌和时加热环节的能耗占整个拌和过程的94.5%,通过选择热值高、排放低的能源是节能减排的有效措施;SMA-13混合料整体能耗比AC-20C、AC-25C混合料高9.8%、17.7%, AC混合料随着集料公称粒径的增大,能耗降低;沥青混合料拌和环节的能耗和排放占整个施工过程的79.6%~82.0%和84.1%~85.8%,因此沥青混合料拌和是降低能耗与排放的关键环节.     

沥青混合料断裂-微波自愈合影响因素分析

为分析沥青混合料断裂-微波自愈合性能的影响因素,分别对沥青材料和集料进行微波加热试验,采用70#基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青,制备AC-13型半圆试件,通过半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂-愈合-断裂试验,以愈合前和愈合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数(H),分析了沥青混合料微波加热行为以及损伤程度、微波强度、加热时间对自愈合性能的影响。结果表明:微波主要作用于矿质集料,并通过集料颗粒升温传热实现混合料整体升温;微波强度对沥青混合料自愈合性能的影响最为显著,其次是加热时间,随微波强度、加热时间的增长,混合料自愈合能力增强;损伤程度对自愈合性能有不利影响,但影响程度较弱。     

采用最大峰值角分布率评价沥青混合料的抗滑耐久性

为了评价沥青路面的抗滑耐久性,自主研发了两套实验设备:其一:沥青路面激光轮廓检测仪,其二:加速加载搓揉试验机。结合这两套实验设备,采集0,2,4,6,8 h搓揉试验的车辙板表面轮廓并生成轮廓曲线,统计路表轮廓夹角分布规律,提出最大峰值角分布率来表征沥青路面的抗滑耐久性。结果表明,随着搓揉时间的增加,钝角变多,即最大峰值角分布率逐渐增大,这说明路表轮廓棱角变平,抗滑性能下降,GAC-13车辙板的抗滑性能衰减程度低于AC-13,并且GAC-13车辙板的初始及最终抗滑性能均优于AC-13。并将最大峰值角分布率与构造深度(MTD)及摆值(BPN)做相关性分析,结果显示相关性显著,因此取最大峰值角分布率来表征路面抗滑耐久性是合理准确的。在室内结合加速加载搓揉试验机,激光轮廓检测仪,形成一套采用最大峰值角分布率来评价沥青混合料的抗滑耐久性的方法,弥补现阶段沥青混合料设计阶段没有验证其抗滑耐久性的缺陷。     

国产岩沥青NES在张洼路改建工程中的应用

文章结合对张洼路上面层国产岩沥青NES改性沥青混凝土配合比设计和工程应用,通过相关试验,采用AC-13沥青混合料,分别对不同油石比的沥青混合料性能进行分析;通过对比掺加岩沥青前、后基质沥青和沥青混合料的力学性能,表明国产岩沥青是一种性能优良的改性剂,具有良好的路用性能和经济性,值得推广和应用.     

钢渣沥青混凝土渗透、压缩及耐久性试验研究

路面是道路结构的重要组成部分,随着运行车辆的增加以及长时间的使用,各级公路路面都会出现不同程度的损坏。用钢渣代替传统碎石材料,通过对AC-13、AC-16和AC-20三种级配的钢渣沥青混凝土进行渗水试验、单轴压缩试验以及疲劳寿命试验,分析不同级配对钢渣沥青混凝土的渗透性、压缩性及耐久性的影响。结果表明,用钢渣代替碎石作为沥青混合料的骨料是可行的;随着沥青混合料骨料最大公称直径增加,钢渣沥青混凝土的渗水系数增大,抗压强度及抗压模量均降低,初始劲度模量增加,疲劳寿命次数减少;油石比越大,抗压强度越低。因此,应控制大粒径骨料及沥青的用量,提高钢渣沥青混凝土的路用性能。     

沥青混合料体积参数VMA、VCA与路用性能关系研究

为了揭示沥青混合料空间结构与路用性能关系,以VCAratio、VMA为混合料的空间结构指标,通过室内车辙试验、弯曲小梁试验和冻融劈裂试验研究了SMA-13、OGFC-13、AC-13等混合料的空间结构与路用性能关系。研究结果表明:VCAratio可反映混合料的骨架结构,细集料对VMA和骨架结构的形成和稳定性有一定的影响,骨架结构对弯拉强度的贡献率有限,以冻融劈裂试验评价混合料的水稳定性存在一定的局限性。研究结果为沥青混合料的选用和设计提供指导。     

重复荷载下沥青混合料变形的粘弹性有限元分析

沥青混合料是典型的粘弹性材料,广义Maxwell粘弹模型能很好地描述沥青混合料的变形规律。通过拟合AC-13C基质、改性沥青混合料的静载蠕变试验数据获得广义Maxwell模型的Prony系列系数,采用加载0.1s、卸载0.9s的半正弦波间歇荷载模拟路面实际的车辆荷载,对重复荷载作用下的沥青混合料进行粘弹性有限元分析,预测出重复荷载作用下AC-13C基质、沥青混合料的变形,与实测变形相比具有很好的一致性。粘弹性有限元方法预测出的应变包括弹性应变和蠕变应变,而蠕变应变直接导致永久变形的产生,通过分析蠕变应变可以判别沥青混合料的弹性恢复能力。     

废旧轮胎橡胶改性沥青混合料路用性能

 废旧轮胎堆积造成“黑色污染”已成为世界各国普遍面临的环境问题,为了有效利用废旧轮胎,解决橡胶粉作为改性剂的难点,采用3种不同剂量的废旧橡胶轮胎粉(CR7、CR10、CR13)作为改性剂,研究其对基质沥青AH-70物理特性和动态流变特性的影响,矿料级配采用AC-13型,对这4种沥青混合料进行马歇尔试验、车辙试验、劈裂试验、低温弯曲试验测定,分析橡胶粉掺量对沥青性能的影响。试验结果表明,橡胶粉的加入有效提高了沥青高温性能、水稳定性和低温性能,综合得出,CR10改性沥青混合料比AH-70、CR7和CR13沥青混合料具有更好的路用性能。研究成果为废旧橡胶轮胎用于公路建设的再生利用,提供理论参考和借鉴。     

就地热再生技术在公路养护中的应用研究

通过对沥青路面材料(RAP)样品添加再生剂和掺加新拌AC-13沥青混凝土的方法进行就地热再生,并参照现行规范确定工程设计级配范围,进行再生剂剂量设计、矿料配合比设计,在再生混合料马歇尔相关试验的基础上得到沥青用量,经过配合比设计检验。得出添加再生剂掺量为3%以及占总料比例为10%新拌AC-13沥青混凝土不仅能满足热再生性能要求而且能满足所设计的再生沥青混合料各项技术指标满足规范的要求。     

Evotherm温拌与普通热拌沥青混合料路用性能对比

采用基质沥青和改性沥青分别制备Evotherm温拌以及普通热拌AC-13沥青混合料,并就稳定度、流值、渗水系数、高温稳定性、水稳定性以及疲劳性能等方面进行全面对比分析。试验结果表明:温拌及热拌混合料在稳定度、流值、渗水系数等方面性能相近,温拌混合料的高温性能及水稳定性优于热拌混合料。采用幂函数对两种混合料的疲劳规律进行拟合,并发现温拌混合料的疲劳寿命较热拌混合料略有提高且提高幅度随着应变水平的增加逐渐降低。