基于单轴贯入试验的沥青混合料抗剪性能影响因素分析

为了确定沥青品种及用量、级配类型、公称最大粒径和孔隙率等因素对沥青混合料抗剪性能的影响,采用了单轴贯入试验分析。得出了各项因素对沥青混合料抗剪性能的影响规律。结果表明,采用改性沥青后混合料抗剪强度可提高22%~25%;2.36 mm筛孔通过率为35%,0.075 mm筛孔通过率为5.5%时混合料抗剪强度达到最大值;沥青混合料抗剪强度与公称最大粒径具有线性相关性,增大混合料粒径有助于提高其抗剪强度。     

沥青稳定碎石高温稳定性影响因素的灰熵分析

通过合理的混合料组成设计,提高沥青稳定碎石的高温稳定性,有助于减少柔性基层沥青路面出现高温流动性车辙变形.文章在ATB25和ATB30级配范围内,选择9种集料级配,采用3种沥青,分别制备了13种沥青稳定碎石混合料,并通过高温车辙试验测试其动稳定度指标,然后运用灰关联熵方法分析了沥青针入度、空隙率、沥青用量、饱和度、4.75 mm筛孔通过率、0.075 mm筛孔通过率、粉胶比及公称最大粒径对沥青稳定碎石高温稳定性能的影响显著程度.分析结果表明,沥青针入度、空隙率对混合料高温稳定性具有较显著影响;为了提高沥青稳定碎石高温抗车辙性能,应选用高粘度沥青结合料,4%左右空隙率的混合料具有较佳的高温性能.     

30#沥青混合料设计及施工监控过程灰关联分析

灰色关联度分析法的计算过程中,不同的无量纲化方法所得到的灰色关联度分析结果往往是不同的。基于某高速公路2种30#低标号沥青混合料的配合比设计,对马歇尔稳定度(MS)和流值(FL)这两个技术指标的影响因素(沥青用量、粉胶比、空隙率、VMA、VFA)进行分析,证明了不同的无量纲化方法所得到的灰色关联度分析结果是不同的。继而采用改进的灰色关联度分析法(灰关联熵分析法),分析马歇尔稳定度、流值这两个技术指标的影响因素。研究结果表明,FL影响因素的关联顺序为:沥青用量VFAVMA粉胶比空隙率;MS影响因素的关联顺序为:沥青用量VMAVFA粉胶比空隙率。并采用灰关联熵分析法分析了2种30#沥青混合料施工过程中空隙率的影响因素(各筛孔通过率、沥青用量),为施工监控指明了控制要点,也为类似工程提供参考。     

排水性沥青混合料强度影响因素分析

为了提高排水性沥青混合料的强度,采用马歇尔稳定度评价了6.7mm筛孔通过率、空隙率、纤维添加剂以及胶结料对排水性沥青混合料强度的影响,并采用劈裂强度和抗压强度进一步评价胶结料类型和目标空隙率对其强度的影响.研究表明,沥青的各指标中复数粘度η*与排水性沥青混合料60℃马歇尔稳定度有很好的相关性,沥青粘韧性与排水性沥青混合料的抗压强度和劈裂强度有很好的相关性,降低排水性沥青混合料的目标空隙率可以明显提高其强度性能,纤维添加剂及6.7mm筛孔通过率对排水性沥青混合料的强度影响很小.     

沥青路面矿料级配优化设计研究

依托京新高速,以沥青路面中面层为研究对象,探究了集料的压碎值、磨耗值大小分别对混合料路用性能的影响,从集料选用的角度出发提升沥青混合料抗车辙的能力。采用经过挑选的集料进行配合比优化设计,分析对比试验结果,以优良的路用性能为评价指标挑选适合的关键筛孔的通过率。试验结果表明,关键筛孔的通过率对沥青混合料性能有重要的影响,采用优化过的级配能够使沥青混合料的各种性能得到提高。进行试验路的铺筑,沥青混合料各种性能指标均能满足规范的要求,高温稳定性和水稳定性尤其明显,验证了所提出的相关结论。     

AC-20改性沥青混合料矿料级配优化研究

为了提高AC-20改性沥青混合料的抗车辙能力,应用Marshall正交试验设计方法,通过方差分析,研究了中面层改性沥青混合料矿料级配中各筛孔及其不同通过率与不同油石比对马歇尔性能指标的影响,提出了优化的SBS改性沥青AC-20混合料工程设计范围.研究结果表明,油石比、0.075 mm通过率对空隙率和饱和度影响都是高度显著的;0.075 mm、9.5 mm、2.36 mm筛孔通过率是影响毛体积相对密度和矿料间隙率的主要因素;9.5 mm筛孔通过率对马氏各性能指标影响作用较大;室内试验和工程实践证实了采用优化矿料级配具有更好的路用性能,70℃动稳定度接近4000次/mm,可应用于中国高速公路沥青路面中.同时对提高AC型沥青混合料设计水平具有现实意义.     

沥青混合料疲劳自愈性能关键影响因素

为了研究不同沥青混合料疲劳自愈性能影响因素的显著水平,进行了有休息期和无休息期的沥青混合料室内四点弯曲疲劳试验.通过定义愈合指数,对不同因素条件下的沥青混合料疲劳试验结果进行灰关联分析,分别研究了沥青种类、沥青含量、空隙率、温度、休息期、损伤程度对沥青混合料疲劳自愈性能的影响程度.结果表明,基于愈合指数可得到即时的沥青混合料自愈合率,而无需等待疲劳试验结束.沥青种类对沥青混合料自愈合能力的影响最显著;休息期和损伤程度与沥青混合料的自愈合能力关联显著,其影响仅次于沥青种类;空隙率、温度、沥青用量则影响不显著.在工程实践中,可通过合理选择沥青种类、控制交通流量等方式提高沥青路面自愈合性能.     

青藏高寒地区沥青混合料低温抗裂性能的灰关联分析

运用单因素方差分析方法,研究了低温弯曲试验结果,得到沥青种类、级配类型和不同的公称最大粒径对青藏高寒地区沥青混合料低温抗裂性能的影响程度;以弯曲应变能密度为评价指标,利用灰关联分析法分析沥青种类对低温抗裂性能的影响.结果表明:SBS/SBR复合改性沥青混合料的低温抗裂性能最优,SBS次之,SBR最差;具有骨架密实结构的级配B沥青混合料的低温抗裂性能优于级配A;AC-13沥青混合料的低温性能优于AC-20与AC-25.可见,在青藏高寒地区选用具有骨架密实结构、公称最大粒径较小的SBS/SBR复合改性沥青混合料,有利于提高沥青混合料的低温抗裂性能.     

沥青混合料低温抗裂性能分析及断裂过程模拟

为了分析沥青混合料材料参数对低温抗裂性能的影响,选取不同混合料类型、沥青种类、老化程度及再生料(RAP)含量为变量,应用圆盘拉伸试验(DCT)进行温度为-12℃下的沥青混合料断裂试验,选取断裂应变容限值为评价指标,研究不同因素对沥青混合料低温性能的影响。采用内聚力模型对DCT试验全过程进行模拟,探究混合料的裂纹扩展及损失规律,并与试验过的结果进行比较。研究表明:RAP掺量及沥青的老化均对沥青混合料的低温性能不利,而混合料的种类对低温性能的影响不明确,但空隙率较大的沥青混合料的试验结果有较大的变异性,使用改性沥青会对低温性能的提升有正面影响。数值模拟分析表明,DCT试验可分为5个阶段,即初始加载、试件损伤、裂缝产生、裂缝扩展、试件完全破裂,且数值模拟结果与试验结果基本吻合,可作为一种分析手段模拟沥青混合料断裂损伤行为,降低试验消耗。     

彩色沥青混合料紫外线老化影响因素的灰色关联分析

使用基质沥青制备空隙率分别为20%,23%,25%的大空隙母体马歇尔试件,并在母体表面涂上不同二氧化钛掺量改性的彩色乳化沥青.将颜色、空隙率、二氧化钛掺量和紫外线照射时间作为影响因素,将紫外线照射后试件的马歇尔稳定度作为评价指标,采用灰色关联分析理论,对彩色沥青混合料紫外线老化的影响因素进行研究.结果表明:空隙率越大,紫外线对彩色沥青混合料的老化影响越明显;二氧化钛能提高彩色沥青混合料抗紫外线老化性能,当二氧化钛掺量为3.0%时,彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能最佳;4种影响因素按照重要程度排序为紫外线照射时间>二氧化钛掺量>空隙率>颜色,且灰色关联度均大于0.600,表明这4种因素均对彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能有重要影响.     

玻璃纤维改性相变沥青混合料路用性能

为研究玻璃纤维对聚乙二醇(PEG)沥青混合料性能的增强效果,探究玻璃纤维掺量对其性能的影响规律,通过车辙试验、半圆弯拉试验、冻融劈裂试验研究了玻璃纤维PEG沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并利用室外调温试验研究掺加玻璃纤维前后PEG在沥青混合料中的降温效果。结果表明:玻璃纤维掺量为0.2%时,PEG沥青混合料的高温稳定性较好,动稳定度比未掺时高51%;玻璃纤维对混合料低温性能、水稳定性有影响,但效果不明显;玻璃纤维几乎不会影响PEG对沥青混合料的降温效果。可见玻璃纤维能显著提高PEG沥青混合料的高温稳定性且不会破坏PEG材料的调温性能。     

改性沥青玛蹄脂及沥青玛蹄脂碎石路用性能

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,其中包括马歇尔稳定度、水稳定性、低温抗裂性、高温稳定度、疲劳耐久性和抗滑性能,并与密级配沥青混凝土进行了对比分析;同时研究分析改性沥青及纤维玛蹄脂PG指标.结果表明：沥青玛蹄脂碎石混合料级配从连续级配理论变化到间断级配理论,骨架结构与玛蹄脂填充度是间断级配的关键;改性沥青及玛蹄脂PG指标性能对混合料性能具有明显的影响;沥青玛蹄脂碎石混合料中粉胶比应高于普通密级配沥青混合料,且具有较密级配沥青混合料更好的路用性能,适合作高等级公路沥青面层.     

基于PG的复合改性沥青混合料性能的试验研究

沥青混合料的低温性能是寒区沥青路面低温开裂的主要影响因素,现有的改性沥青低温性能不能满足寒区沥青路面PG技术规范的要求。在黑龙江省常用道路沥青性能与复合改性沥青性能的PG评价结果基础上,对不满足PG_(m~n)低温性能标准的黑龙江省道路沥青进行了进一步的复合改性,对相应的复合改性沥青混合料性能进行了PG评价,研究目标是研发适合PG_(m~n)技术标准的黑龙江省道路沥青。研究内容包括:复合改性剂与复合改性沥青混合料的组成设计,复合改性沥青混合料高低温性能评价等。研究结果表明,以PG技术指标为标准的复合改性沥青混合料的高温车辙与低温开裂性能均有较明显的提高,基本满足PG_(m~n)技术标准的要求。研究结果对改善黑龙江省沥青路面的低温性能具有一定的理论与实用价值。     

基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究再生沥青混合料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程.结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高.     

沥青混合料降温收缩断裂特性

低温开裂一直是寒冷地区沥青路面的主要病害之一。利用研制的沥青混合料降温收缩断裂试验仪,在不同降温速率和初始温度下,进行了不同沥青及其用量、集料及其级配组成的改性沥青混合料的降温收缩断裂试验,以断裂强度、断裂温度、转折点温度和温度应力曲线斜率的绝对值为指标,对比分析了不同因素的影响。结果表明:改性沥青标号、沥青用量、矿料级配组成、降温速率和初始温度对沥青混合料降温收缩特性的影响较大;采用标号较高的改性沥青,沥青用量为马歇尔方法确定的最佳沥青用量,有利于提高沥青混合料抵抗降温收缩断裂的能力;骨架密实结构的沥青混合料的抗降温收缩断裂性能更好;在初始温度较高的快速降温下,沥青路面的开裂几率较大。     

路用沥青混合料中矿粉亚甲蓝试验

应用相关性检验分析沥青混合料中矿粉的性能控制指标,研究了国内外亚甲蓝试验操作方法,测试不同类型矿粉的亚甲蓝值以及胶浆性能,分析了矿粉亚甲蓝值与沥青胶浆性能的相关性。发现搅拌速度、测试温度等因素对亚甲蓝试验结果有明显影响,并根据试验结果修正了规范(JTGE42-2005)的细集料亚甲蓝试验。结果表明:矿粉类型对胶浆性能具有显著作用;而矿粉亚甲蓝值与胶浆低温性能具有密切联系,可以作为矿粉的低温性能控制指标。     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

抗剥落剂对沥青及沥青混合料耐久性影响

为了研究添加抗剥落剂对沥青混合料的耐久性影响,对添加抗剥落剂的沥青测试其老化后三大指标,并测试添加抗剥落剂沥青混合料的老化后的水稳定性、高低温稳定性,分析抗剥落剂对沥青及沥青混合料的性能影响。结果表明:随着长期老化时间增加,掺加抗剥落剂的沥青性能衰减较未掺加抗剥落剂的明显;而且抗剥落剂掺量越大,这种衰减越明显;不同抗剥落剂掺量下沥青老化属于一级反应,随着抗剥落剂掺量的增加,沥青老化反应速率常数呈现增大趋势;沥青混合料未老化时,随着抗剥落剂掺量增加,其水稳定性和低温性能呈现出先增加后降低的趋势,高温稳定性呈现降低趋势;经过短期老化和长期老化后,混合料的水稳定性和低温性能均呈现下降趋势、高温稳定性呈现增大趋势;且长期老化后掺加抗剥落剂的沥青混合料性能影响尤为明显。     

沥青混合料中掺加定量抗车辙剂后的路用性能研究

为了更好的解决沥青路面特有的车辙损坏这一难题,通过对特定抗车辙剂在沥青混合料中掺加后的路用性能进行了室内试验研究。结果表明：在油石比确定的情况下,改性沥青混合料的高温稳定性在一定范围内与抗车辙剂掺量成正相关,而对于水稳定性和低温抗裂性能则无可确定的单一相关趋势,但在油石比为4.9%情况下,对AC-13C型沥青混合料掺入0.4%的抗车辙剂可有效提高改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性能。可见该研究为沥青路面车辙损坏的预防又提供一种新的配比方案,但应充分考虑实际工程情况和经济原则后确定抗车辙剂的最优掺量。