空隙特征对OGFC沥青混合料路用性能的影响

为了进一步探究空隙特征对OGFC沥青混合料路用性能的影响,研究采用MATLAB数字图像处理技术,获取了功能性沥青混合料（OGFC-13,OGFC-16）试件断面的细观图像,同时本研究对OGFC沥青混合料进行了力学性能试验与排水性能试验。研究结果表明：OGFC-13的总空隙数量以及空隙面积在10mm2以上的空隙数量均多于OGFC-16,而后者的连通空隙多于前者;OGFC-16的排水性能好于OGFC-13,但易遭受水损害;OGFC-13的低温性能和水稳定好于OGFC-16,而高温性能则相反;通过空隙形态图像可以更加明显看出,OGFC-13中的空隙被细集料堵塞,而OGFC-16的空隙堵塞程度明显较低,这就使得OGFC-16具有更好的排水性能和较差的低温性能和水稳定性。     

Sasobit对高黏沥青及其混合料性能的影响

为了研究沙索必德(Sasobit)对高黏沥青及沥青混合料性能的影响,试验了不同掺量比下Sasobit温拌剂对高黏沥青性能的影响,获得了最佳Sasobit掺量比。在最佳掺量比下,进一步对比分析了温拌OGFC-13排水沥青混合料及热拌OGFC-13排水沥青混合料的路用性能。试验结果表明:Sasobit提高了沥青的软化点、高温黏度,降低了其低温黏度、针入度及延度。试验对比分析得到Sasobit最佳掺量比为2.5%,此时,能够获得很好的高黏沥青的高温稳定性以及抗车辙性能。Sasobit温拌OGFC-13排水沥青混合料和热拌OGFC-13排水沥青混合料相比,前者对水稳定性、低温抗裂性影响较小,高温稳定性提高了约7%。     

骨架密实橡胶沥青混合料SDARC-13的设计与路用性能

为了研究骨架密实橡胶沥青混合料SDARC-13的路用性能,借鉴SMA-13的密实型骨架结构设计方法和AC-13C的级配设计方法,设计出骨架密实橡胶沥青混合料SDARC-13。通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙实验、小梁疲劳试验和小梁弯曲试验,系统研究了不同掺量的橡胶粉对SDARC-13路用性能的影响,并与SMA-13,OGFC-13沥青混合料路用性能进行了比较。研究结果表明,掺入了橡胶粉后,SDARC-13沥青混合料的路用性能明显提高,其中,低温性能、疲劳性能、高温性能、水稳定性能相当于或优于SMA-13、OGFC-13沥青混合料;同时相关数据表明,橡胶粉掺入量并不是越大越好。     

特种玄武岩纤维增强OGFC-13混合料配合比设计及路用性能试验

为了提高开级配排水式磨耗层OGFC沥青混合料的稳定性和抗变形能力,采用一种絮状且性能优良的特种玄武岩纤维作为增强稳定剂。通过选取不同岩纤维掺量,分别进行了OGFC-13混合料的配合比设计及最佳油石比下的各项路用性能检验。研究结果表明,特种玄武岩纤维能很好地吸附沥青并将粗集料骨架粘结成牢固的整体,使得岩纤维增强OGFC-13的高温、低温和水稳等路用性能均得到明显的提高。然而,当岩纤维掺量过高时,部分岩纤维增强沥青胶浆因分散于OGFC-13的连通空隙中而造成空隙率降低,且少量分散不均的岩纤维易形成混合料结构中的薄弱点,从而影响混合料的路用性能。由此确定特种玄武岩纤维的适宜掺量范围为0.3%~0.5%,最佳掺量为0.4%,可供排水降噪沥青路面工程应用参考。     

排水性沥青混合料低温性能的探讨

针对高寒多年冻土区特点,分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,为保证低温性能,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化(TFOT)样品、压力老化(PAV)样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪(BBR)试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验(TSRST),评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明:沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1/3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。     

基于常水头渗透试验的PAC排水和抗堵塞能力

为研究多空隙沥青路面的排水堵塞行为特性,通过自制常水头渗透测试装置,模拟多空隙沥青混合料(PAC)的循环堵塞试验,选用具有一定级配的细集料作为堵塞剂,测试其渗透系数.研究空隙率、最大公称粒径、级配类型等变化对PAC的排水及抗堵塞能力的影响规律.结果表明:PAC空隙率越大,其排水能力越强,抗堵塞的能力也越强;PAC的最大粒径变化对其排水能力没有明显的影响,但最大公称粒径较大的PAC试件抗堵塞的效果更好;与细型级配相比,粗型级配PAC的排水及抗堵塞能力更强;多孔沥青混合料PAC-13发生堵塞的位置集中在试件最上部的40 mm内,粒径为0.15~2.36 mm的颗粒则是造成混合料空隙堵塞的关键.     

玻璃纤维改性排水沥青混合料路用性能分析

目的研究玻璃纤维对排水沥青混合料路用性能的改善效果,确定玻璃纤维掺量与排水沥青混合料路用性能的规律.方法利用马歇尔试验、间接拉伸试验以及冻融劈裂试验评价排水沥青混合料的高温稳定性、中低温抗裂性以及水稳定性.结果玻璃纤维掺量为0.2%时高黏排水沥青混合料高温稳定性较好,玻璃纤维掺量为0.4%时中低温抗裂性能和水稳定性能较好.基质排水沥青混合料中玻璃纤维掺量为0.2%时高温稳定性、中低温抗裂性以及水稳定性均达到最佳.结论掺加玻璃纤维可以显著提高排水沥青混合料的路用性能.玻璃纤维掺入改性排水沥青混合料具有明显的增强效果.     

热老化对排水性沥青混合料性能的影响

为了评价热老化对排水性沥青混合料性能的影响,分别采用SBS改性沥青、高黏沥青、聚酯纤维作为排水性沥青混合料的组成材料,在室内模拟长期老化试验的基础上,采用抗压强度和劈裂强度评价力学性能;采用浸水飞散试验评价水稳定性;采用约束试件温度应力试验评价低温性能。研究结果表明:热老化后的排水性沥青混合料强度略微增加;但其水稳定性和低温性能均明显变差;采取高黏沥青作为胶结料、掺加聚酯纤维的措施可以改善热老化对排水性沥青混合料性能的不利影响,从而提高排水性路面的耐久性。     

多孔沥青混合料的细观空隙特征与影响规律

基于CT(computed tomography)、图像处理及重构技术和室内试验分析了多孔沥青混合料细观空隙特征的表征,研究了空隙率、粗细级配和公称最大粒径等对多孔沥青混合料细观特征的影响规律以及细观空隙特征同混合料性能之间的关系.研究结果表明多孔沥青混合料试件断面图像的空隙等效直径、空隙面积、空隙数量、空隙分形特征同混合料的材料组成与性能密切相关;对于空隙率相近的多孔沥青混合料,其细观空隙特征同混合料动稳定度、飞散损失和吸声系数峰值具有良好的回归关系.     

开级配沥青磨耗层降低路面噪声优化

为了评估开级配沥青磨耗层(OGFC)在降低路面噪声方面的性能,采用击实法制备了20种集料级配组成的OGFC混合料(OGFC-16、OGFC-13、OGFC-10和OGFC-5)马歇尔试件,利用驻波管按1/3倍频测得了不同试件的吸声频谱,并与密级配沥青混合料(AC-13)进行了对比.结果 表明:OGFC混合料的吸声频谱近似呈现出先升后降的变化规律,AC-13混合料的吸声频谱没有明显起伏变化,OGFC混合料的吸声系数要远大于AC-13;随着空隙率的增加,OGFC混合料的平均和峰值吸声系数逐渐增大,峰值频率向高频方向移动,并得到了吸声系数和降噪值随空隙率变化的数学表达式;对于空隙率相近的OGFC混合料,平均吸声系数几乎不受级配组成的影响,峰值频率随着公称最大粒径的增加向高频方向移动;随着试件厚度的减小,同一OGFC混合料试件的峰值吸声系数略有增加,峰值吸声频率向高频方向移动,但平均吸声系数明显衰减.因此,在满足路用性能和排水性能的前提下,降噪效果可作为优化OGFC混合料的依据,其空隙率宜为20％ ～23％.     

橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

以橡胶沥青再生混合料为研究对象,对冻融前后的小梁试件分别进行低温弯曲试验,研究不同胶粉掺量(6.4%,9.2%和14.1%)、不同胶粉细度(20目,40目和80目)和不同RAP掺量(25%,35%和50%)条件下的橡胶热再生沥青混合料的低温性能.基于工业CT无损检测技术,对冻融前后的橡胶热再生混合料试件分别进行扫描,并定量表征冻融前后试件体积指标的变化.研究结果表明:RAP掺量为25%,胶粉细度为80目,胶粉掺量为9.2%的橡胶热再生沥青混合料冻融后的低温性能下降幅度最小;相较于基质沥青热再生混合料,橡胶沥青热再生沥青混合料具有更好的耐久性及低温性能;通过对比工业CT扫描结果发现,冻融后的橡胶热再生沥青混合料试件闭口空隙率增大了20.3%,且在0~25mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%,在25~50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%.     

排水路面沥青混合料的 连通空隙影响分析

通过成型不同级配排水沥青混合料试件,测算连通空隙率,进而分析影响连通空隙率的主要因素.结果表明:相同级配的混合料的连通空隙率受沥青粘度的影响,普通70#沥青、橡胶沥青、高粘沥青混合料的空隙率都在19%左右,但连通空隙率分别为14%,11%,8%,相差较大;当具有相同沥青膜厚度及相同空隙率时,公称粒径越大,连通空隙率越大,连通空隙率在OGFC-5到OGFC-10的涨幅最大、OGFC-10到OGFC-13的涨幅不明显;随着筛孔2.36mm通过率的增大,空隙率与连通空隙率均随之减小,且空隙率与连通空隙率之间的差值会逐渐增大,当空隙率为15%时,连通空隙率已不满足排水性能的要求.     

大空隙排水沥青混合料试验研究

采用大空隙排水沥青混合料改善目前沥青路面面层性能,分别就混合料的组成成分和外加剂用量进行室内试验,确定混合料集配、沥青最佳用量和外加剂用量。通过试验验证了其优良的排水性能,对大空隙排水沥青混合料的现实应用具有指导意义。     

延庆崇礼高速公路沥青混合料低温性能试验研究

为了合理推荐延庆崇礼高速公路路面面层低温性能优越的沥青混合料,首先选取3种沥青混合料:沥青玛蹄脂碎石-13(stone mastic asphalt-13,SMA-13)、密级配沥青混合料-13(asphalt concrete-13,AC-13)、连续级配沥青混合料-13(superpave-13,SUP-13),在同一苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性沥青条件下,通过室内试验的方法研究3种沥青混合料的低温开裂性能,然后基于以上所得低温性能优越沥青混合料,替换SBS改性沥青为环氧沥青,研究其低温性能变化。结果表明:延庆崇礼高速公路沥青路面面层在抵抗低温影响方面宜采用SMA-13沥青混合料,如果经济允许最好采用SMA-13环氧沥青混合料;且对于常年冬季平均最低温度低于-5℃的地区,都宜选用SMA-13沥青混合料作为沥青路面面层;而对于常年冬季平均温度高于15℃的地区,宜选用AC-13沥青混合料作为沥青路面面层。     

考虑沥青混合料空隙率的蠕变特性及改进Burgers模型

为了更为精确的分析不同空隙类型沥青混合料的抗变形性能的影响,在经典的Burgers模型上进行改进,添加了一个非线性元件,得到改进的Burgers模型,将模型的宏观参数转化为离散元PFC的微观参数,植入PFC程序,用于分析不同空隙特征沥青混合料的抗变形性能。结果表明：改进Burgers模型能较好地表征空隙率较大的沥青混合料的蠕变特性,且空隙率较大的沥青混合料在加载过程中相比与空隙率较小的沥青混合料的非线性蠕变变形更为明显,同时,改进Burgers模型可较好地预测在不同温度条件下不同空隙类型的沥青混合料的蠕变变形。用于研究大空隙特征沥青混合料OGFC-13时,当空隙率增大2%时,沥青混合料蠕变变形最大可增大1/2,当空隙率增大10%时,沥青混合料蠕变变形可增大近6倍。     

排水沥青混合料各向异性空隙结构对渗水特性的影响

为研究排水沥青混合料各向异性空隙结构对渗水特性的影响,以拓展的达西定律为理论基础,基于工业CT获取排水沥青混合料的空隙细观分布特征,建立了排水沥青混合料的渗水数值模型,并采用有限体积法分析了水在排水沥青混合料结构内部的流动特征;截取长方体试件作为特征体元来描述排水沥青混合料的各向异性渗透性能.研究表明:排水沥青混合料中空隙分布不均匀,横向的连通空隙率大于竖向,且单个空隙面积也比竖向大,空隙率的各向异性分布使得混合料试件渗透性也表现出各向异性;横向两个方向的渗透系数相近,且约为竖向的2倍;在进行渗透性分析时,在横向可把排水沥青混合料看成是各向同性体,而横向与竖向同时分析时应考虑为各向异性体.     

电气石改性沥青混合料路用性能

为深入研究电气石类型、掺量对改性沥青混合料路用性能的影响,将经过表面改性的电气石加入到基础沥青中,采用高速剪切法制备电气石改性沥青,借助扫描电镜试验(SEM)分析电气石与沥青的相容性;将电气石改性沥青应用到GAC沥青混合料中,通过高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及疲劳试验等,系统研究电气石类型与掺量对沥青混合料高温性、低温抗裂性、水稳定性以及抗疲劳性等路用性能的影响规律,并应用疲劳方程对疲劳试验结果进行回归分析。研究结果表明:电气石与沥青相容性良好;电气石能改善沥青混合料的高温、低温、水稳定性及抗疲劳性等路用性能;对于不同类型电气石,325目电气石改性沥青混合料的高温性能和水稳定性能优于5 000ions(5 000离子)电气石负离子粉改性沥青混合料,而5 000ions电气石负离子粉改性沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能较好。     

基于泡沫沥青法实现温拌的沥青混合料室内试验对比

目的为减缓沥青老化,降低污染、节约能源,实现沥青混合料低温施工,研制泡沫沥青温拌技术.方法通过沥青发泡试验,确定最佳发泡条件;基于马歇尔试验,分析研究在AC-13、AC-16和AC-20级配下泡沫沥青温拌混合料和热拌沥青混合料的温度-空隙率变化规律;通过高温车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验分析比较泡沫沥青温拌混合料和热拌沥青混合料的路用性能.结果以温度为控制指标,泡沫沥青温拌混合料空隙率减小,具有较好的可压实性;以空隙率为控制指标,泡沫沥青温拌混合料较热拌沥青混合料压实温度降低15~20℃;泡沫沥青温拌混合料高低温及水稳定性能略低于热拌沥青混合料.结论泡沫沥青温拌混合料性能满足现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)要求,可实现低温施工.     

直馏沥青与半氧化沥青及其混合料性能对比研究

为了研究直馏和氧化两种工艺生产的沥青及其混合料路用性能特点,选择两种生产工艺下的70#和90#沥青进行沥青常规指标试验,并分别用四种沥青和AC-16级配配制混合料进行马歇尔试验,对比研究直馏沥青混合料和半氧化沥青混合料高温、低温和水稳定性等路用性能的特点。结果表明,氧化工艺相比较于直馏工艺,能改善沥青高温性能,但在提高沥青的低温性能和抗老化性方面不如直馏工艺;半氧化沥青混合料抗压强度高于直馏沥青混合料;半氧化沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性和低温状态下的水稳定性均在一定程度上优于直馏沥青混合料;鉴于两种沥青各有优缺点,对于高标准重交通道路的石油沥青,建议采用直馏和半氧化综合生产工艺。     

抗车辙剂和SBS对热拌沥青混合料高温与低温性能的影响

车辙和开裂是沥青路面的主要病害形式,采用外加剂改善沥青路面的高温与低温性能是防治车辙和开裂的主要措施.本文在不同温度、不同含量抗车辙剂和SBS改性剂试验条件下,采用连续密级配(AC-13、AC-16)和间断级配(SMA-13、SMA-16)两类级配进行高温车辙和低温小梁弯曲试验,对沥青混合料高温和低温性能的影响进行评价.试验结果表明:沥青混合料中添加0.4%抗车辙剂或5%SBS改性剂时,其高温和低温稳定性表现最佳.其中,0.4%抗车辙剂在改善沥青混合料高温变形能力方面优于5%SBS改性剂,而在改善低温抗裂性方面效果不及后者.间断级配沥青混合料的高温稳定性与低温抗裂性优于连续密级配沥青混合料.