应用贝雷法进行级配组成设计的关键技术

通过贝雷法确定不同的粗集料选取密度,形成不同的集料骨架结构,进行集料级配设计。提出了运用3个比例参数[CA]比、[FAc]比、[FAf]比,分析合成级配的方法,使设计的混合料具有较好的抗车辙性能和耐久性。对贝雷法设计混合料级配时需要注意的问题加以讨论。结果表明,控制筛孔的选择非常重要,它对粗集料比影响大;选择密度是控制沥青混合料骨架形成的关键指标,粗细集料比对混合料的施工和体积特性有影响。     

RAP对乳化沥青冷再生混合料级配设计的影响研究

冷再生混合料与传统的热拌沥青混合料(HMA)在级配设计中的不同是由于RAP的掺入对混合料的影响,特别是RAP在回收过程中的高变异性对混合料级配的影响。通过对比分析采用RAP的原样筛分和抽提筛分级配曲线添加一定比例新集料进行级配设计,然后采用贝雷法的级配设计理论,基于粗集料骨架嵌挤,细集料逐级填充的设计思路进行级配检验,在满足[CA]、[FAc]、[FAf]3个参数的要求后,反算贝雷法设计密度,分析了RAP的掺入对贝雷法设计密度及3参数的影响,同时依据混合料的低温劈裂强度、冻融劈裂强度、动稳定度和间接拉伸疲劳寿命来评价两种级配混合料的性能,最后给出合理的贝雷法设计密度及应按照RAP的抽提筛分级配曲线来调整混合料的合成级配。     

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     

级配离析沥青混合料性能的试验研究

通过室内试验，分析混合料级配离析状态和离析程度对沥青混合料体积参数、路用性能和力学性能的影响．结果表明，在不同离析程度下，粗集料离析对沥青混合料性能的影响大于细集料离析的影响．在粗集料集中区域，由于空隙率过大，吸水性和渗水性增大，对沥青混合料的水稳定性极为不利，还将大幅度降低沥青混合料的疲劳寿命和强度．在细集料集中区域，压实空隙率过小，虽然对沥青混合料的水稳定性和抗疲劳性能无不利影响，但将使沥青混合料的抗车辙能力和抗滑性显著降低．     

基于抗车辙稳定性的多孔沥青混合料级配优化

为了对多孔沥青混合料进行级配比选和优化,基于离散单元方法建立粗集料骨架结构的力学模型,对空隙率相近但级配不同的PAC-13骨架结构进行虚拟试验,并通过粗集料的CBR,混合料的车辙、剪切、飞散、劈裂等室内试验进行验证.试验结果表明:空隙率相近但级配不同的多孔沥青混合料骨架结构的力学性能、高温稳定性、抗飞散性能差异显著;对于PAC-13,将9.5～16mm和4.75～9.5mm的颗粒含量之比定义为粗值,粗值大有利于混合料的高温性能,粗值小有利于混合料抵抗飞散;推荐PAC-13的最佳粗值区间为0.8～1.1,并根据这一指标优化了多孔沥青混合料的级配范围,将9.5mm筛孔通过率由60%～80%调整为56%～68%;优化后粗集料骨架结构的力学性能和混合料的抗车辙稳定性显著提高.     

贝雷法参数CA比对沥青混合料性能的影响

通过贝雷法选择5种不同CA比的沥青混合料级配，对其进行马歇尔试验、粗集料松装空隙率试验、车辙试验和旋转压实试验，分析了CA比对沥青混合料各项性能的影响。结果表明：CA比对沥青混舍料的空隙率、矿料间隙率、粗集料骨架的形成、抗车辙性能和压实性能具有显著影响；CA比在0．4～0．6之间的沥青混合料具有较好的稳定性；CA比同沥青混合料中整个集料骨架的形成之间并无较好的规律性关系。     

水作用对沥青混合料性能的影响

设计不同级配类型和空隙率的沥青混合料,通过劈裂强度、抗压强度、抗压回弹模量、单轴静载蠕变等试验,研究2种水作用(冻融循环和高温浸水)对沥青混合料常规力学性能和高温性能的影响。研究结果表明:水的作用严重削弱了沥青混合料的性能,高温浸水的影响明显小于冻融循环的影响;沥青混合料性能与其级配和空隙率有关,粗集料形成骨架,细集料起填充作用,形成具有适宜空隙率的沥青混合料,水稳定性良好;可以采用Burgers模型来描述沥青混合料在水损害前后的蠕变行为,其模型参数会因水作用而变化,高温浸水和冻融循环会严重削弱沥青混合料高温抗变形能力。根据不同受力状态(如受拉和受压)下的沥青混合料力学指标在水作用前后的变化,对其水稳定性的评价结果可能不同,应综合考虑水稳定性和其他路用性能(如高温稳定性)的要求。     

橡胶沥青混合料SAC-13级配空隙率变化分析

在普通沥青的多碎石沥青混凝土(SAC)设计的基础上,以空隙率为研究变量,采用固定油石比,再微调级配的方式,深入对比了SAC-13级配变化的普通沥青和橡胶沥青混合料的空隙率影响规律.结果显示:对于普通SAC-13沥青混合料,油石比每增加0.5%,空隙率减小1%～1.5%,随着9.5～13.2mm粗集料含量增多,4.75～9.5mm粗集料含量减少,混合料粗集料间隙率呈递减之势;对SAC橡胶沥青混合料,建议9.5mm以上集料用量范围限定在30%～45%之间,4.75～9.5mm集料用量范围限定在20%～40%之间,且4.75mm以上粗集料总用量应达到60%以上,2.36～4.75mm集料含量不宜高于10%,且不宜使用过多矿粉;同样目标空隙率下,SAC-13橡胶沥青混合料的粗集料掺量应略低于普通沥青混合料;SAC-13橡胶沥青混合料中当2.36～4.75mm集料含量达到8%以后,随着该档料用量的增加,空隙率增幅明显高于普通沥青混合料,需严格控制此档料含量.     

高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能评价

通过室内试验,分析了沥青混合料高温浸水和级配离析对沥青混合料抗拉强度的影响．针对残留马歇尔稳定度指标及冻融劈裂残留强度试验的不足,提出以浸水四点弯曲试验来评价高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能,着重探讨了不同离析程度（不同空隙率水平）对沥青混合料劈裂强度、四点弯曲强度的影响．研究结果表明,随着沥青混合料离析程度的增加,空隙率向2个极端发展,严重粗集料离析和严重细集料离析时混合料的空隙率相差10％左右;粗集料离析对劈裂强度和弯曲强度的影响大于细集料离析的影响;为了保证沥青混合料的抗水损害性能,应严格控制空隙率在4．5％～10％范围之外．采用高温浸水四点弯曲强度比作为沥青混合料水稳定性评价指标更为合理．     

沥青浸渍法测定最大理论相对密度的应用研究

为准确计算沥青混合料的空隙率等体积参数,文章采用沥青浸渍法测定多孔安山岩沥青混合料的最大理论相对密度。分别采用集料浸渍法、矿料混合料浸渍法和沥青混合料浸渍法3种方法来测定,对测定结果进行分析比较表明,沥青浸渍法测试数据变异性小、稳定性好;根据3种方法的特点,指出了各自在工程中的适用性;用浸渍法和计算法分别进行配合比设计,比较沥青混合料的马歇尔指标、水稳定性能和高温稳定性能,结果表明,浸渍法测定的最大理论相对密度与计算法相比更接近真实值,更为合理。     

考虑粗集料和空隙的沥青混合料粘弹性细观力学分析

利用细观力学方法分析了粗集料和空隙对沥青混合料的粘弹性能的影响。在Laplace空间域内,分别对粗集料和空隙利用细观力学的Mori-Tanaka等效夹杂理论解决了沥青混合料的混合夹杂问题。然后基于宏观平均场理论,从沥青砂浆基体粘弹性能推导了沥青混合料的粘弹性能。以单轴和简单剪切应力下的预测为例,分析了粗集料和空隙对沥青混合料性能的影响,结果发现：复合材料细观理论可以成功地从性质均匀的沥青砂浆粘弹性能预测性质复杂的沥青混合料粘弹性能,沥青混合料粘弹本构方程可以表示为粗集料和空隙的综合影响系数与沥青砂浆粘弹本构方程的乘积形式。空隙率的增大会导致综合影响系数呈线性减小,而粗集料体积分数的增大会使其呈指数规律迅速增大,说明空隙和粗集料对沥青混合料的粘弹性能分别起到衰减和增强作用,但空隙的衰减作用弱于粗集料的增强作用。粗集料和空隙对沥青砂浆的综合影响体现为增强作用（2～10倍）,且剪切应力下增强作用近似是单轴应力下的2倍。沥青砂浆基体泊松比对综合影响系数的影响甚微,在以后的研究中可以取定值。     

超薄磨耗层高黏高弹沥青混合料性能研究

为给超薄磨耗层提供一种性能优良的沥青混合料，通过优化级配并以高黏高弹改性沥青为胶结料研制骨架密实型高黏高弹沥青混合料。借鉴SAC( stone asphalt concrete）级配设计方法，以8 mm为集料最大粒径，改变4.75 mm筛孔通过率得到骨架嵌挤程度不同的3种SAC-7级配。通过室内试验和控制变量的方法，分析级配、沥青用量、压实度、粉胶比等对骨架密实型高黏高弹沥青混合料路用性能影响。研究表明：当高黏高弹沥青混合料中粗集料嵌挤程度≥90%，油石比在7.3%～7.9%，粉胶比在0.8～1.2时，沥青混合料综合性能最优。采用SAC设计方法设计的高黏高弹沥青混合料应用于超薄磨耗层具有优良的路用性能，能够满足高等级道路养护需求。     

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.     

基于主结构形成准则的细粒式排水沥青混合料级配优化

本文将基于颗粒填充理论的主结构形成准则应用于细粒式排水沥青混合料的级配设计,在规范规定级配范围内进一步优化主结构粒径范围内的集料含量,以提升集料的骨架结构强度和混合料的高温性能。本文将室内试验和理论分析研究方法相结合,通过骨架贯入试验验证该准则对提升骨架强度的适用性,并通过单轴压缩蠕变试验判断级配骨架强度对高温性能的影响。研究结果表明将主结构形成准则应用于级配设计可提升集料的骨架强度和混合料的高温性能,并且集料的骨架强度与混合料的高温性能有很好的相关性,集料骨架强度越高,混合料的高温性能越好。     

基于三级分散系的沥青混合料配合比设计方法

基于沥青混合料的三级分散系理论,定义了表征沥青胶浆、沥青砂浆、粗细集料空隙之间相关关系的两个体积参数Am(沥青混合料中细集料、沥青和矿粉组成的沥青砂浆体积与粗集料空隙体积之比)、Ap(沥青、矿粉组成的沥青胶浆体积与细集料空隙体积之比)。通过冻融劈裂、高温车辙、低温弯曲等室内试验,研究了沥青混合料各项路用性能与Am、Ap的变化规律,并根据不同气候分区的气候特点及规范(JTG F40-2004)对其相应的路用性能要求,分别推荐了相应的Am、Ap适宜取值范围;在此基础上,提出了以Am、Ap为指标进行沥青混合料配合比设计的方法。结果表明,以Am、Ap为关键指标,能有效地提高配合比设计的针对性和合理性。     

耐久性再生集料半刚性基层沥青路面三阶段结构设计

再生集料半刚性基层沥青路面在重复荷载及环境因素影响作用下,经历整体、板体、块体和散体的复杂状态。提出了基于三阶段设计方法的耐久性再生集料半刚性基层沥青路面结构设计,并进行了相关的计算分析。结果表明,三阶段结构设计更能体现再生集料半刚性基层沥青路面结构层在不同阶段对应的路面寿命。分阶段选用的材料参数与实际路面结构层材料的工作状态基本吻合,设计的路面结构使用状况比现行采用弯沉值作为唯一设计参数设计的路面结构更符合现实,更能准确地反映了路面结构状态的发展过程。     

排水面层沥青混合料组成设计的研究

排水面层沥青混合料为骨架空隙结构 ,它对组成材料具有更严格的要求 ,其组成设计与普通沥青混凝土也有差别 .结合国内外排水沥青面层研究成果和实践经验 ,根据排水面层沥青混合料的结构组成特点和排水沥青面层的路用性能 ,提出了比较合理的排水面层沥青混合料组成设计的方法 .     

多孔沥青混合料旋转压实特性与动态模量

针对目前中国关于多孔沥青混合料(porous asphalt concrete,PAC)动态模量缺少研究压实特性对其影响这一问题,采用旋转压实方法(superpave gyratory compactor,SGC)通过室内成型PAC-13(1)、PAC-13(2)和PAC-13(3)3种不同级配、设计空隙率的旋转压实试件,对PAC旋转压实均匀性进行分析,确定依据时间-温度等效原理运用最小二乘法拟合3种级配的多孔沥青混合料主曲线,计算得出位移因子以及模型参数.结果表明:松铺高度较高的试件对应空隙率较大,目标压实度可以通过控制旋转压实次数来达到;提出空隙分布均匀系数,其越趋近于0代表混合料空隙分布越均匀,可用于指导室内旋转压实成型试验;多孔沥青混合料动态模量的大小受到成型试件空隙率、加载频率及环境温度三者耦合作用的影响;多孔沥青混合料与Sigmoidal模型拟合度较好,提出任意空隙率在不同温度、频率下的动态模量计算公式,可为后续有限元结构设计提供材料参数.     

内聚力模型在泡沫沥青混合料离散元模拟中的应用

为研究内聚力本构模型对泡沫沥青冷拌混合料的适用性,基于内聚力本构模型,结合Matlab软件"凸包法"和三维ODEC算法,建立了泡沫沥青冷拌混合料的三维模型试件.同时,对不同级配的混合料进行模拟劈裂试验,用对比分析和统计分析的方法观察数值模拟与室内试验的结果.研究结果表明:"凸包法"和三维ODEC算法相结合能够模拟泡沫沥青冷拌混合料中的粗集料棱角性,数值模拟的劈裂试验强度-变形曲线发展趋势和实际的劈裂试验规律基本相符.模拟数据与试验数据具有良好的相关性,表明内聚力本构模型的三维离散元模拟能有效应用于泡沫沥青冷拌混合料设计.     

多孔混凝土基层缩缝处沥青面层应力分析

为了研究多孔混凝土基层沥青路面的结构设计方法,通过三维有限元数值分析方法,建立多孔混凝土基层缩缝处沥青路面的三维有限元模型,分析多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的荷载应力、温度应力、荷载与温度耦合作用下的耦合应力。结果表明:基层缩缝处沥青面层底面荷载主应力多为压应力值,但其剪应力在接缝处出现峰值;在温度作用下,沥青面层应力峰值点的位置在基层缩缝中点处沥青面层的底面及表面;荷载和温度耦合作用下基层缩缝中点处沥青面层底面的第一主应力介于荷载应力和温度应力之间。