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。     

基于集料力学指标的沥青路面抗滑性能衰减模型

为了研究沥青路面抗滑表层抗滑性能衰减规律与粗集料力学指标之间的定量关系,利用小型四轮加速加载试验设备对3个级配、4种粗集料共12组沥青混合料的摩擦系数随着加载次数的衰减规律进行了试验。研究结果表明,沥青混合料级配主要影响沥青路面摩擦系数初始值,而对其摩擦系数的衰减规律(衰减幅度、衰减速率、衰减终值等)影响不显著;沥青混合料所用粗集料的力学指标(磨耗值、压碎值、磨光值)对沥青路面抗滑性能的衰减规律影响显著:压碎值、磨耗值越小,磨光值越大,其对应的沥青混合料摩擦系数的衰减速率越小,衰减幅度越小,衰减终值越小,反之亦然。最后建立了摩擦系数衰减规律与集料力学指标之间的定量关系模型。     

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。     

轮胎接触构造分布对沥青路面降噪特性的影响

从轮胎与路面的噪声产生机理出发,采用主驱动轮式路面功能评价系统开展不同级配的沥青路面噪声特性研究;并基于胎/路接触特性提出路面降噪效果的评价指标。结果表明:胎/路接触界面的开口空隙率可以有效评价路面空气泵吸作用;相比沥青混合料内部空隙率和路表构造深度,轮胎有效接触界面的开口空隙率与路面噪声相关性更高,路面噪声随着轮胎接触界面的开口空隙率的增加而降低。建议混合料设计时适当增加4. 75 mm以上的粗集料比例(4. 75 mm筛孔通过率推荐为30%～33%),有助于提高沥青路面开口构造比例及其长期稳定性。建立轮碾作用下的路表开口空隙率与噪声A计权声压级的相关性模型,其相关性显著性水平达到0. 001,进一步验证开口空隙率指标的合理性。研究可为低噪声沥青混合料级配设计与降噪效果评价提供参考依据。     

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。     

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.     

基于加速磨耗试验的钢渣-橡胶沥青混合料抗滑性能研究

为研究钢渣-橡胶沥青混合料的抗滑性能,通过钢渣替换不同比例粗集料的形式,设计控制试验变量,制备AC-13钢渣-橡胶沥青混合料(AC-13 Steel Slag-Rubber Asphalt Mixture,ASSAM),采用室内加速磨耗试验,研究了不同粗集料分维值的级配和不同钢渣掺量对ASSAM抗滑性能的影响;采用抗滑衰减率研究ASSAM的抗滑性能衰减程度;采用指数模型研究了ASSAM的抗滑衰变规律;基于抗滑性能研究结果推荐了ASSAM最佳钢渣掺量。结果表明：ASSAM短期抗滑性能和长期抗滑性能良好;减小级配粗集料分维值或增加钢渣掺量对其抗滑性能均有较好的提升作用,但减小级配粗集料分维值的作用更加显著;ASSAM的抗滑性能随钢渣掺量的增加而提高,结合其路用性能和体积安定性,推荐40%作为最佳的钢渣掺量。     

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。     

基于加速加载试验的微表处长期路用性能

现有微表处技术指南中评价微表处路用性能的试验方法与实际情况差异较大,影响了微表处技术的应用与发展.以轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统为基础试验平台,通过室内加速加载试验研究集料级配、填料类型与用量和聚丙烯纤维用量等对微表处混合料抗滑性能和耐磨耗性能的影响.试验研究结果表明:粗级配微表处的抗滑性能相对较好,然而耐磨耗性能相对细级配微表处要差;适当增加水泥或添加矿粉都可以较大地提高微表处的耐磨耗性能;掺入适当比例的聚丙烯纤维可以显著提高微表处的抗滑性能和耐磨耗性能.研究结果同时表明了轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统可真实模拟轮胎与路面间的相互作用,快速和定量评价路面的表面功能.     

基于图像配准与融合的胎/路接触应力测试方法

提高路面抗滑性能是解决道路交通安全问题的关键,而轮胎与路面粗糙构造的接触行为本质上是接触力学问题。为获得轮胎与粗糙路面的完整接触应力信息,文中采用柔性薄膜压力胶片传感技术,并借助医学图像处理技术,提出一种基于图像配准与融合的胎/路接触应力测试方法,并进行了配准与融合效果评价、适应性分析。结果表明:基于轮胎与路面的接触印痕的双目标特征,采用进化算法可以解决多规格胶片图像配准收敛与最优解问题;文中提出的动态参考图像配准(DRIR)算法具有较高的配准精度和运算效率,在不同沥青路面均具备良好的适应性,路面的接触应力集中分布指标相对误差可控制在5%以内。文中测试方法操作简单、测量精度高、数据三维直观,为轮胎接地特性与路面抗滑性能研究提供了一种新的技术手段。     

集料级配对沥青路面抗滑性能的影响

为了研究矿料级配对沥青路面抗滑性能的影响，采用室内模拟试验，对其5种不同走向、最大粒径的级配混合料的抗滑性能和抗滑指标的衰减规律进行了研究，并对其影响因素进行了分析。试验结果表明：4．75mm以上粗集料的质量含量和集料最大粒径对于路面的抗滑能力有很大影响，将Superpave技术的控制点和限制区概念引入混合料的级配设计，对于保持路面抗滑性能与耐久性能之间的平衡具有积极的意义；集料最大粒径的选择应充分结合层厚、温度等因素确定。     

基于接触力学的路面构造粗糙度评价

为了给路面抗滑构造设计与优化提供指导,使得设计的隧道水泥混凝土路面具有更好的抗滑性能,针对目前路面抗滑性能评价指标的不足,基于轮胎与路面接触作用机理,从接触力学的角度提出一种轮胎有效接触界面的构造粗糙度评价方法。通过对四种不同路面的胎/路接触应力分布特性进行比较,对接触应力分布非均匀性和应力集中效应进行分析,并提出了相应的评价指标。结果表明:结合室内试验与现场路面压力胶片测试,不同路面上的轮胎接触应力分布为典型的非均匀分布状态,且具有一定的随机分布特性,可以从接触力学的角度反映路面构造分布形态。应力峰值可以表征单点构造峰顶接触应力最大值,直接反映了路面构造与轮胎的包络变形程度,而Weibull模量可以从接触界面上进行整体的应力分布均匀性评价,属于间接性面域评价指标,二者的结合能够更加全面地进行路面的构造粗糙度评价。     

粗细级配混合料抗永久变形能力评估

通过沥青路面分析仪 (APA)车辙试验 ,探讨精细级配沥青混合料的抗永久变形能力 ,并从沥青混合料体积结构与沥青膜厚度的角度对试验结果进行分析 .试验与分析结果表明 ,对于悬浮密实型结构的沥青混合料 ,粗集料空隙率与粗集料级配和混合料抗永久变形能力之间没有必然联系 ;细集料空隙率与细集料级配密切相关 ,影响混合料的设计沥青用量 ,从而对混合料抗永久变形能力产生显著影响 ;沥青膜厚度是影响混合料抗永久变形能力的主要因素 ,在超载作用条件下 ,沥青膜厚度和细集料空隙率对沥青混合料抗永久变形能力的影响尤为显著     

集料磨耗特性及其对混合料抗滑性能影响研究

为了研究新旧粗集料颗粒的磨耗特性及其对沥青混合料抗滑性能的影响,本研究使用数字图像处理技术对不同磨耗程度的新旧粗集料的棱角性进行了测量,采用摆式磨擦系数测定仪和数字图像处理技术方法对含有不同磨耗程度颗粒和不同替换颗粒粒径的沥青混合料抗滑性能进行了研究.结果表明:新旧粗集料颗粒在相同磨耗程度下的棱角性变化规律相同,但回收...     

超薄磨耗层SAC-5沥青混合料设计及性能研究

为提供一种路用性能优良的沥青混合料作为超薄磨耗层用于预防养护工程,采用多碎石沥青混合料(SAC)级配设计方法设计了SAC-5沥青混合料。通过室内试验,对比分析了4%、6%、8%三种空隙率下混合料的路用性能。结果表明：SAC-5沥青混合料中粗集料含量占比达70%以上,当目标空隙率由4%增大8%时,混合料中矿料级配变化不大,最佳油石比减小;随着空隙率的增加,SAC-5沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、残留强度比、构造深度及摆值均增加,低温弯曲应变减小,但仍满足规范要求;对于急弯陡坡等对抗滑性能要求较高路段,推荐使用目标空隙率8%的沥青混合料作为超薄磨耗层。     

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。     

基于路用性能的沥青混合料体积设计方法

科学的沥青混合料设计方法离不开精确的基础数据。在进行了集料有效密度测量研究和粗集料间隙率试验探索等系列试验研究的基础上,提出了一种简便的沥青混合料设计方法。这种方法是基于沥青混合料路用性能的体积配比设计计算方法,经室内路用性能试验验证,用本方法设计的沥青混合料具有优良的抗滑性能、防水性能、抗车辙能力。     

SMA沥青混凝土路面施工控制

SMA是一种间断级配的沥青混合料,由粗集料、矿粉、沥青、细集料、纤维添加剂组成,粗骨料形成紧密嵌挤的骨架结构,纤维、矿粉、沥青和少量细集料组成的玛蹄脂填充其孔隙,使得SMA具有良好的抗车辙、抗裂、抗滑性能以及水稳定性和耐久性。本文以牡哈大修工程为例,简要阐述SMA沥青混凝土路面施工控制要点。     

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。     

骨架密实型沥青混合料细观结构的抗滑特性

从沥青混合料的细观结构角度开展研究,能够更丰富、更准确地反映抗滑构造及其变化规律,解决当前优质抗滑石料日趋匮乏情况下,如何设计出构造丰富、使用耐久的沥青路面表层材料的突出问题.文中设计了4种断级配的骨架密实型沥青混合料GAC-13,研发了模拟行车荷载及环境的搓揉试验评价装置,利用高精度工业CT对不同搓揉阶段试件进行扫描成像分析,提出采用抗滑构造影响区深度及衰减率等指标评价细观结构抗滑特性.结果显示,完全间断级配2.36mm粒径,GAC-13可以获得更理想的抗滑构造.