沥青混凝土表面抗滑与渗水性能的试验研究

通过大量室内试验研究了矿料级配、沥青用量、粗集料磨耗值等因素对沥青混凝土表面抗滑及渗水性能的影响。进行了不同级配、不同沥青用量、不同粗集料的沥青混凝土的表面构造深度、摆值和渗水系数的室内试验。分析了沥青混凝土的表面抗滑与渗水性能的影响因素,并找出了抗滑性能与渗水性的关系,提出了沥青混合料设计的基本要求。研究表明,选择质地坚硬、磨耗值小的粗集料配置的沥青混合料,可以提高沥青混合料的表面抗滑性能;综合考虑沥青混合料的耐久性和表面抗滑性能,选择合理的沥青用量。     

掺钢渣沥青混合料AC-13配合比优化设计

为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用,在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后,设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13,并对其进行了路用性能的试验研究.首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验.优选的最佳组合为:级配2、油石比5.0％、钢渣掺量25％.然后以最佳组合为基础,设计了不同钢渣掺量的沥青混合料并对其进行了路用性能试验.结果表明:与不掺钢渣沥青混合料相比,随着钢渣掺量的增大,掺钢渣沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升.当钢渣掺量为75％时,沥青混合料动稳定度提高了43％,残留稳定度提高了3.1％,残留强度比提高了3.7％.当钢渣掺量为50％时,沥青混合料疲劳寿命延长了10.1％.最后以综合路用性能最佳为优化目标,确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50％～75％,级配曲线为级配2.     

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.     

不同纤维沥青混合料性能研究

选用玄武岩纤维、木质素纤维以及聚酯纤维对AC-13C、SMA-13沥青混合料展开研究.通过对三种纤维沥青混合料相关性能研究,确定路用性能改善效果最优的纤维及纤维的最佳掺量;通过对不同纤维AC-13C、SMA-13混合料进行矿料级配设计及马歇尔试验,确定不同纤维掺量时混合料的最佳油石比及最佳纤维掺量;通过对不同纤维在最佳掺量时AC-13C、SMA-13混合料进行高温抗车辙、低温抗开裂以及抗水毁等路用性能试验得出,AC-13C沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.4%、0.4%、0.3%,SMA-13沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.5%、0.4%、0.4%,三种纤维在最佳掺量时均能改善AC-13C、SMA-13沥青混合料的路用性能,其中玄武岩纤维改善效果最优.     

南方景区道路抗滑沥青路面路用性能试验

为了改善景区道路的安全性和抗滑性,分析了级配的类型和集料的种类对沥青混合料各项性能的影响,特别是对沥青混合料的抗滑性能的影响。结果表明,采用中粒式沥青混合料适合于高温地区道路的高温稳定性要求;采用空隙率小于5%的密实混合料级配适合于湿润多雨气候条件下的沥青路面水稳性的要求。为了改善陡坡路段沥青路面抗滑性能,级配中应该增加粒径大于4.75 mm的粗集料的含量。     

不同钢渣掺量的沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能

钢渣作为炼钢产物之一,在我国利用率较低,本研究将钢渣掺入到沥青玛蹄脂碎石混合料中,可提高路用性能又能减轻对天然石料的开采力度。为了确定SMA-13沥青混合料的最佳钢渣掺量,采用等体积法将陈化钢渣替换石灰岩粗集料,制备了5种钢渣掺量的SMA-13沥青混合料,确定了各钢渣掺量的级配组成及最佳沥青用量,通过高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、体积膨胀性等路用性能验证,分析得出最佳钢渣掺量。结果表明：随着钢渣的掺入,混合料的高温稳定性和水稳定性均有增加,超过75%钢渣掺量时开始下降;沥青混合料的低温抗裂性和体积安定性随着钢渣掺入量的增加而下降,但都满足规范要求;钢渣的掺入可以提高混合料的动态模量;通过对以上性能分析,建议SMA-13沥青混合料的钢渣最佳掺量为75%,为将来钢渣在道路工程中更广泛的应用提供参考。     

不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料路用性能分析

为研究不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料的路用性能,本文通过在70#A级基质沥青中掺加不同质量胶粉,利用沥青激光回弹试验、沥青接触角试验分析了沥青PG等级以及沥青胶结料与集料之间的粘附特征,确定了橡胶沥青路面结构上、中、下面层的最佳胶粉掺量(即上面层SMA-13添加30%,中面层AC-20添加40%,下面层AC-25添加50%);通过对不同胶粉掺量橡胶沥青混合料的汉堡车辙试验、低温弯曲抗裂试验及直接剪切试验等力学性能研究得到了：胶粉的掺入可增强沥青胶结料与集料间的内聚力,使沥青混合料的塑性变形能力变强,有效改善了橡胶沥青混合料不同结构层的水稳定性和高温抗车辙能力,提高了橡胶沥青混合料的抗裂性能和抗疲劳性能。结合工程实例,借用三维雷达检测系统,评价了现场橡胶混合料沥青路面结构层摊铺的整体性和材料厚的均匀性等道路内部状况;通过现场路面取芯后CT扫描,获取了现场路面结构的集料-空隙三维空间分布情况,得到了胶粉的加入能促进沥青胶结料与集料间的分子运动,有效改善沥青混合料的孔隙分布情况,使路面内部材料更加均匀分布,充分发挥橡胶沥青路面优良的路用性能。     

不同级配复合改性沥青混合料路用性能

为研究不同级配对复合改性沥青混合料路用性能的影响,在AC-13型连续级配、SMA-13型间断级配和半间断级配三种级配中以干拌法分别加入抗车辙剂/新型橡胶粉复合改性剂,并对不同级配和改性剂掺量下的沥青混合料进行了高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。试验结果表明:抗车辙剂和新型橡胶粉的加入能够显著改善沥青混合料的高低温性能和水稳定性能,在高温性能和水稳定性方面,半间断级配下掺入复合改性剂的沥青混合料性能提升最高、AC-13连续级配次之、SMA-13间断级配相对最差;在低温性能方面,SMA-13间断级配相对最好,但是半间断级配和AC-13连续级配与其相比相差很小。最后推荐半间断级配为最优级配,其最优改性剂掺量为0. 4%抗车辙剂/1. 5%新型橡胶粉。     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

基于集料特性的沥青混合料长期抗滑性能衰减模型

为预测沥青混合料长期抗滑性能,采用小型加速加载试验仪对辉绿岩、玄武岩和石灰岩的3种GAC-13C沥青混合料进行长期抗滑性能衰减试验,进而对集料特性与长期抗滑性能进行灰关联分析,建立了基于集料特性的长期抗滑性能衰减模型.试验结果表明,GAC-13C沥青混合料的长期抗滑性能衰减速率逐渐减小直至趋于稳定;磨光值是长期抗滑指标的初始值和最终值的主要影响因素,压碎值是衰减速率的主要影响因素.     

以钢渣为粗集料的密断级配磨耗层沥青混合料设计及评价

以柳钢钢渣为粗集料,对钢渣的性能进行系统试验,采用骨架空隙填充法进行了钢渣密断级配沥青混合料的设计,并考虑到钢渣的外形结构特点,调整了钢渣沥青混合料设计和成型工艺参数.试验结果表明:所设计的沥青混合料各项性能指标均达到SMA技术要求.     

含砖粒再生粗骨料取代率对混凝土断裂性能的影响

为了探究含砖粒再生粗骨料取代天然石料对再生混凝土断裂性能的影响,制作4组不同取代率的再生混凝土梁试件,通过三点弯曲梁试验,研究各组再生混凝土的双K断裂参数、断裂能及延性指数;通过数字图像处理,对试件断面水平投影方向上的粗骨料分布进行量化,并应用差分盒算法提取试件断面分形维数用于表征其粗糙度。结果表明:再生混凝土的各项断裂参数均随含砖粒再生粗骨料取代率的增大而逐渐降低,起裂韧度较失稳韧度更容易受含砖粒再生粗骨料掺入的影响;含砖粒再生粗骨料水平投影面积与混合粗骨料水平投影面积之比可以在一定程度上反映其取代水平;随着取代率增大,试件断面分形维数逐渐降低,且断面分形维数与断裂能有较好的相关性,得出考虑含砖粒再生粗骨料取代率的断裂能与分形维数的回归方程。     

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.     

冻融循环条件下两种环保型透水沥青混合料的性能衰变分析

为了研究由钢渣、再生骨料制作的透水沥青混合料在冻融循环后的性能衰变规律,判断在季冻区将钢渣、再生骨料应用于透水沥青混合料的性能优劣,选择以玄武岩集料制作的马歇尔试件作为参照,通过肯塔堡飞散实验、低温劈裂实验和动态蠕变试验对以钢渣、再生骨料为粗集料成型的透水沥青混合料进行了研究。研究结果表明：由钢渣、再生骨料制作的透水沥青混合料在冻融循环后具有更好的高温抗车辙性,但低温抗裂性需要进一步提高。     

冻融循环下掺锂渣再生混凝土损伤试验

针对冻融损伤分析再生粗骨料取代率和锂渣掺量对混凝土质量、动弹性模量以及抗压强度的影响。试验结果表明:过多使用再生粗骨料不利于抗冻性的提高;适量添加锂渣可以有助减轻冻融循环给混凝土带来质量损失的影响,且随着掺入量的增加,抗冻性能呈现先提高后降低的趋势,当掺量为20%时,抗冻性能达到最优。由试验数据拟合得到用再生粗骨料取代率以及锂渣掺量两因素的混凝土冻融后抗压强度劣化方程。     

基于图像处理技术的磨耗层粗集料分布特性

为了给沥青路面磨耗层级配设计提供参考,基于体积法设计了不同骨架结构的沥青混合料。采用小型搓揉试验机开展室内试验,以模拟行车环境与车轮加速碾压效果。利用数字图像处理技术对不同衰减阶段的粗集料倾角进行分析,揭示粗集料空间分布状态对抗滑性能的影响。结果表明,磨耗层表面粗集料颗粒约65%比例以"平躺"状态为主,主要与碾压工艺有关;随着轮胎作用次数增加,粗集料颗粒从"竖立"状态往"平躺"状态发展;适当增加粗集料在4. 75 mm以上的比例,减少2. 36 mm细料的干涉,形成更强的主骨架约束,能有效降低沥青路面的二次压实,在一定程度上能够改善沥青磨耗层的耐久性。     

基于分形理论的沥青混合料抗滑耐久性评价研究

沥青混合料的设计过程均考虑到高温,低温,水损等的影响,并在设计过程中进行了相关实验来保证混合料的设计质量,但是在国内外沥青混合料设计中,并没有表征其抗滑耐久性的指标,为解决此问题,引入分形维数作为沥青混合料的抗滑耐久性评价指标。研究过程采用快速,简便的室内搓揉试验对车辙板进行不同时间段的搓揉,室内模拟路面抗滑衰减,用工业CT机扫描出试件断面高精度图像,photoshop技术提取断面轮廓曲线,并且对轮廓曲线采用分形理论进行分析和评价,编写MATLAB程序计算试件断面轮廓曲线的分形维数,最后对分形维数进行曲线拟合得出沥青混合料抗滑衰减规律的结论。为进一步证实用分形维数来表征沥青混合料抗滑衰减的准确合理性,测量不同搓揉阶段的车辙板的构造深度(MTD)和摆值(BPN),最终可知随着车辙板搓揉时间的不断变大,MTD,BPN,分形维数,三者均呈现不断递减的趋势,即对比验证合理可靠。因此,断面构造的分形维数能够很好的评价沥青混合料的抗滑耐久性及其衰减规律。     

花岗岩沥青路面抗滑层抗滑性能及耐久性试验研究

为了研究如何利用地材花岗岩作为抗滑材料,设计出一种具有良好的抗滑构造和抗滑耐久性的级配形式,并有针对性地评价此种级配形式的抗滑性能,采用基于CAVF法和断级配设计理论设计出的一种新型级配GGAC-13,并利用自主研发的搓揉试验装置和激光构造检测仪作为评价其抗滑性能的方法,基于室内试验和试验段展开与传统级配AC-13C的对比试验研究,试验结果表明:搓揉试验机以及激光构造测试仪能够很好地模拟并测试出真实路面的抗滑衰减情况,对抗滑性能及耐久性进行综合评价;GGAC-13级配很好地克服了AC-13C级配的缺点,具有良好的抗滑性能和耐久性。     

钢渣的难磨相组成及其胶凝性的研究

将钢渣粉磨后分级,得到7种不同粒径的试样,用X射线衍射仪分析了它们的矿物成分,研究了粗粒子试样在硅酸钠作用下的胶凝性,并以矿渣为参比样,比较研究了钢渣细粉体与矿渣易磨性及胶凝性的差异,还用扫描电子显微镜及X射线能谱仪分析了钢渣中硅酸盐矿物(C3S和C2S)的固溶组分。结果发现了钢渣中难磨组分为铁铝酸钙[Ca2(Al,Fe)2O5]和镁铁相固溶体(MgO.2FeO),且它的水化反应活性很低,而钢渣中硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)具有较好的易磨性,其易磨性比矿渣略好,但其水化反应活性明显比矿渣差,钢渣中的C3S和C2S固溶了较多的异离子。分析指出了钢渣水化活性低的本质是由于它所含的矿物Ca2(Al,Fe)2O5、MgO.2FeO无水硬性,C2S呈γ型,水硬性低,而C3S是在长时间高温下形成的,它具有较稳定的结构,从而它的水化活性亦相对较低。