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.     

密级配沥青混合料矿料分布分形特征

为了确定密级配沥青混合料矿料分形分维的适用条件,利用最小二乘法对矿料级配双对数坐标图进行线性拟合,得到矿料分布分形维数,在此基础上,按照定义的模糊分维对《公路沥青路面施工技术规范》中密级配沥青混合料矿料分形分布特征——分形维数和自相似性进行了判定。结果表明:沥青混合料矿料级配分布是一个模糊分形系统,不具有严格的自相似性,而是统计意义上的自相似;密级配沥青混合料矿料级配的分形维数在2.33～2.59范围内变化,且在同一尺度范围内,级配上限比级配下限具有更高的分维数;密级配沥青混合料矿料级配的分布具有较为显著的一重分形,只需一个分形维数就可以表征该级配的分形特征。     

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．     

沥青混合料矿料级配的计算

为了模型化和简便化地确定沥青混合料矿料级配的配合比,建立沥青混合料配料计算的超定线性数学方程组;根据最小二乘原理,结合工程的约束条件,应用最小平均误差方值作为沥青混合料配料的超定线性数学方程组解的判断依据,并利用Matlab编程计算出各种矿料的组合配比。工程应用表明,沥青混合料矿料的级配计算方法可以根据级配的目标值,较精确地计算沥青配料的配比,并给出误差限,满足沥青混合料的配料技术要求,实现了矿料级配计算的模型化和简便化。     

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.     

VCAAC级配检验方法在施工中的应用

通过沥青混合料SAC13试验段的铺筑,介绍了VCAAC(沥青混凝土粗集料体积分数)矿料级配检验方法在施工过程中的具体应用,提出应用VCAAC矿料级配检验方法的技巧.试验段施工过程中先用VCAAC方法对室内设计级配的目标配合比和生产配合比进行检验,使之形成符合设计要求的紧密骨架密实结构,且保证其沥青混合料的路用性能良好,进而进行试验段的铺筑及铺筑后的检测,最后根据检测结果将现场不符合要求的矿料级配利用VCAAC方法调整到符合要求的矿料级配.研究结果表明:利用VCAAC方法对现场孔隙率较大的矿料级配进行调整后,其现场孔隙率等各项指标均满足要求;VCAAC方法应用简便、灵活,能为实际工程中矿料级配调整到合适级配提供理论依据.     

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．     

沥青结合材料低温抗裂性能分析及寒区新型沥青混合料设计

为了解决寒区沥青路面低温开裂现象,设计适用于寒冷地区应用的新型沥青混合料.基于小梁弯曲试验获取基质沥青、沥青胶浆、沥青细料组合体低温应力-应变曲线,以弯曲应变能密度临界值评价上述3类结合材料的低温抗裂性能.掺配不同粒径的胶粉颗粒使之与AC-13混合料中的细矿料级配一致,并替换50%,的常规细矿料从而制备寒区高性能沥青混合料.通过车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验对其路用性能进行评价.结果表明常规沥青细料组合体极差的低温抗裂能力是寒区沥青混合料低温开裂的重要原因.以同级配的胶粉颗粒体替代50%,的常规细矿料后,沥青混合料的路用性能得到明显改善,其低温抗裂性能、水稳定性能有较大提高,但其高温稳定性能略有降低.该项研究为后续寒区沥青路面的设计及施工奠定理论基础.     

基于图像处理的再生沥青混合料体视学分析

针对目前再生沥青混合料新旧集料混合不均而造成混合料性质不稳定的现象,文中提出采用化学染色法区别新旧集料、对比分析多种阈值的分割方法。通过图像方法分析再生沥青混合料的不同体积组成,在此基础上提出基于Laplace的数字图像分割处理方法,结合体视学分析,实现三维实体转换二维数字图像,从而进行再生沥青混合料的级配设计。结果表明,化学染色法结合Laplace图像分割处理方法可以还原初始图像中的不清晰细节,增强图像整体对比度;通过体视学分析提出合适的骨料修正系数,有效分析再生混合料的级配组成,为完善再生沥青混合料设计提供参考。     

基于数字图像处理技术的沥青混合料级配检测方法

沥青混合料中级配对路用性能有着很大的影响,应用数字图像处理技术,对沥青混合料级配检测方法进行了改进研究。运用CT扫描技术扫描沥青混合料马歇尔试件的内部结构,获取数字图像,对获取的图像进行去噪、增强和分割等处理,在此基础上对图像进行伪三维级配识别。识别结果表明,对于直径大于2.36 mm以上的集料,通过误差修正可以使检测出的级配曲线和设计级配曲线更加接近,有效提高其识别精度。应用CT技术获取沥青混合料图像的方法,可以对其内部细观结构进行观测,并且避免了对试件造成破坏,从而可以对其宏观性能进行研究。     

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.     

粗集料间隙率最小值的测定方法及其应用

为了克服干捣实法测定粗集料矿料间隙率的种种不足，提出了粗集料矿料间隙率最小值的概念与测定方法；据此定义了沥青混合料级配干涉系数；并提出了新的粗集料骨架嵌挤标准；在此基础上对设计沥青混合料的主骨架空隙填充法进行了改进；还分析了级配干涉系数与混合料高温抗车辙性能、疲劳性能的关系。研究认为依据粗集料矿料间隙率最小值而提出的粗集料骨架嵌挤的新标准能够更加准确地判定沥青混合料中粗集料的骨架嵌挤程度；改进的主骨架空隙填充法设计出的密断级配沥青混合料的各项性能完全满足规范要求；沥青混合料级配干涉系数与混合料的高温和疲劳性能之间具有良好的相关性。     

排水性路面在山区高速公路中的应用

为了客观、准确确定排水性路面的矿料级配及其最佳沥青用量,以20%的空隙率为目标空隙率,通过空隙率与2.36mm通过率的关系研究了矿料的级配;以混合料的流淌试验和飞散试验确定了最佳用油量,并对根据马歇尔试验结果对混合料级配进行了调整,在此基础上形成了排水性沥青混合料配合比组成设计方法。室内试验和试验路的研究结果表明,排水性沥青混合料的各项路用性能均满足规范要求。     

基于MATLAB的沥青混合料配合比优化设计

在传统的沥青混合料矿料级配设计方法中,人工计算繁琐而且容易出现问题.应用MATLAB软件进行沥青混合料配合比优化计算,进而可以求出矿质混合料中各种集料的用量.利用MATLAB的绘图功能,在计算级配同时可以绘制出级配曲线,所编制的程序简单明了,计算结果收敛稳定,可以方便的计算集料的配合比.     

矿料接触状况对沥青混合料变形稳定性的影响

为了分析矿料接触对沥青混合料变形特性的影响,采用计算机断层扫描系统(CT)的图像分析和数据统计得出集料接触指数(ACI)表征粗集料的接触特性。采用开发的矿料滑移试验装置,对5种不同级配的沥青混合料进行不同条件的矿料滑移试验,探讨了矿料接触指数(ACI)与矿料滑移能量指数(SEI)之间的关系,分析了矿料—沥青综合效应以及矿料级配对沥青混合料变形特性的影响。结果表明:矿料滑移能量指数(SEI)和集料接触指标(ACI)有较好的相关性。在60℃条件下,SEI与矿料—沥青综合作用参数ACI*VFA的相关性最好,而且随着ACI*VFA的增大,沥青混合料变形稳定性的增长率最大。在高温区间(大于50℃),SEI与ACI/VFA呈现良好的线性关系,温度越高,矿料接触特性对混合料稳定性的贡献越大,但随着温度的升高,沥青逐渐由粘结效应转变为润滑效应,SEI随ACI/VFA的增长率有所减小。由于矿料—沥青的综合作用,尽管公称最大粒径相同,在60℃条件下AC-13b混合料比AC-13a和AC-13c具有更好的稳定性。     

沥青混合料矿料滑移剪切变形特性

沥青混合料的变形是矿料颗粒滑移累积的外在表现。为了分析沥青混合料的矿料滑移剪切变形特性,开发了一种矿料滑移试验装置,采用不同级配的五种沥青混合料,在不同的试验条件下进行矿料滑移剪切变形试验。根据试验曲线,提出了矿料滑移破坏荷载(Fs)、矿料滑移破坏变形(Ds)、矿料滑移模数(M)和矿料滑移能量指数(SEI)等评价参数,分析了评价参数与车辙变形之间的关系,讨论了试验温度和沥青含量对沥青混合料抗滑移变形性能的影响。结果表明,Fs对于较大公称最大粒径的混合料存在局限性;随着温度的升高,五种沥青混合料的矿料滑移能量指数(SEI)与温度呈乘幂关系衰减,相关系数R2均大于0.89;对于不同的混合料,四个评价参数与车辙深度(RD)的相关性排序为:SEIFsMDs,推荐SEI作为沥青混合料矿料滑移剪切变形的评价参数。对于AC-13b混合料,随着沥青含量的增加,40℃和60℃的SEI均先减小后增大,均在最佳油石比4.5%附近达到峰值519.2和492.6,即当沥青用量接近最佳沥青含量时,矿料骨架效应和沥青粘结性可以达到较高的水平,沥青混合料具有最大的矿料滑移剪切稳定性。     

就地热再生技术在沥青路面养护工程中的应用

为了研究就地热再生技术在沥青路面养护工程中的应用,在新郑高速公路养护工程中采用该技术对沥青路面进行维修。通过对旧沥青混合料进行试验检测,分析旧沥青路面混合料中沥青结合料和集料的性能衰减,并通过不同掺量的性能试验,确定合理的再生剂和新沥青结合料掺量,使沥青性能得到有效再生。通过添加新集料对旧沥青混合料中的集料进行配合比设计,使集料级配得到有效恢复。工程实践表明,旧沥青混合料经过掺加再生剂和新沥青及新集料后形成再生沥青混合料,其各项性能指标均满足规范要求。     

矿料级配对沥青混合料路用性能的影响

分析了目前国内常用矿料级配的组成及力学特点，提出了一种新的折断级配，并对各种级配混合料的路用性能进行了全面对比分析。结果表明，级配是影响沥青混合料路用性能的重要因素。     

多碎石沥青混合料路用性能

为了研究多碎石沥青混合料的路用性能，采用不同矿料组配条件下的沥青混合料类型，进行低温抗裂性、高温稳定性、路面渗水和路面抗滑性等项路用性能指标试验。结果表明，不同矿料组配条件下沥青混合料的路用性能变化显著，其中多碎石沥青混合料因其良好的矿料级配组成，使其具有优良的路用性质。     

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.