基于数字图像处理技术的沥青混合料运动特性

为了分析沥青混合料在碾压成型过程中分布不均匀的原因,利用数字图像处理软件,分别处理AC-13型沥青混合料振动每30s的试件剖面,进而得到13.20mm、9.50mm、4.75mm、2.36mm这4档集料随时间变化的分布情况。研究结果表明:在AC-13型沥青混合料碾压成型过程中,13.20mm集料的运动趋势随时间变化最为明显,在水平和竖直方向均做上下左右的往复运动,且整体运动幅度较大,对沥青混合料的均匀性影响最大;9.50mm的集料随时间变化的运动趋势较缓和,整体运动方向与13.20mm集料大体一致,对沥青混合料的均匀性有影响;相比以上2档集料,4.75mm档和2.36mm档集料随时间变化的运动趋势都不是很明显,它们的重心基本上都集中在剖面的中心位置,说明这2档集料整体上分布的较为均匀,对沥青混合料的均匀性影响很小。     

黄土室内振动压实特性试验

室内振动压实是室内击实成型试件的一种新方法,能较好地模拟振动压实的特点.研究了静面压力、频率、激振力和振幅等振动压实参数对黄土压实效果的影响规律,提出了一组压实效果好并且与现有振动压路机的技术参数相符的黄土振动压实的推荐参数;对黄土的振动成型方法和成型后的物理、力学性能进行了探讨,并与击实试验做了对比分析.研究结果表明:振动压实黄土得到的最佳含水质量分数、最大干密度均比室内击实的要小,振动压实黄土的回弹模量比室内击实黄土的回弹模量要大;不同成型方式对材料的物理、力学性能影响很大.     

压实黄土的湿陷性与微观结构的关系

由于黄土特殊的工程性质和内部结构的复杂性，黄土地区高等级公路出现了一些湿陷破坏事故。采用扫描电镜、图像处理系统和能谱仪，对压实黄土在湿陷前后的孔隙特征、化学组成等微观结构进行研究，得出压实黄土的湿陷性与微观结构的关系。结果表明：大、中孔隙含量是黄土产生湿陷的主要原因，其与黄土湿陷系数具有定量关系，湿陷后黄土的主要化学元素含量发生了变化。     

路面车辙多路传感器检测误差分析

为评价车辙检测误差，分析了多路传感器车辙检测原理，通过研究车辙的统计分布，应用双余弦车辙数学模型计算分析，得出了传感器横向布置数目与车辙检测最大误差的关系。结果表明：当横向布置传感器数目较小时，车辙误差主要由采样点有限引起的不重合误差决定；当传感器数目较大时，车辙误差主要由位移传感器的测量准确度决定；随着传感器数目的增加，车辙测量最大误差在传感器数目小于21时减小较快，在传感器数目大于33时衰减缓慢。     

水泥粉煤灰稳定碎石配合比设计

通过强度、干缩和冲刷试验，研究了水泥粉煤灰稳定碎石混合料的组成结构对混合料强度的影响，水泥质量分数与粉煤灰质量分数的最优比例，水泥质量分数及结合料总质量分数对混合料干缩和冲刷性能的影响。提出了混合料配合比设计方法：首先测试低质量分数水泥7d龄期抗压强度，以确定混合料的最优集料质量分数；接着以后期抗压强度增幅指标（180d／28d）确定水泥质量分数与粉煤灰质量分数的最优比例；最后从抗冲刷和抗干缩性能考虑，前两步选定的配合比水泥质量分数应控制在3％-5％之间，结合料总质量分数不应超过25％。     

设置过渡层的半刚性基层沥青路面的合理结构

针对半刚性基层在沥青路面使用过程引起的裂缝破坏,使其在高等级公路中的适用性受到质疑的问题,通过设置级配碎石和沥青碎石过渡层使半刚性基层的层位实现向下放置,实现了改善半刚性基层受力和减少裂缝的目的。采用ANSYS计算设置不同厚度的级配碎石和沥青碎石过渡层,分析路面结构在荷载作用下基层厚度变化时轮隙中心的受力情况,以考察适宜的半刚性基层层位和厚度。力学分析结果表明：采用厚度为12～15cm的级配碎石层和厚度为25～35cm的半刚性基层、或设置厚度为10～15cm的沥青碎石层和厚度为20～30cm的半刚性基层这两种结构,完全可以满足控制路面结构开裂的指标要求;能减少路面结构出现裂缝,延长沥青路面的结构寿命。     

超大粒径沥青混合料的成型方法

针对超大粒径沥青混合料（SLSM）的特征,利用旋转压实（SGC）法、大马歇尔击实法和振动击实法3种不同的成型方法制备试件并计算相关参数。研究结果表明：3种成型方法中,旋转压实法成型试件时所需的油石比最小;成型时间形成的空隙率特征为,振动击实法的空隙率大于大马歇尔击实法的空隙率和旋转压实法的空隙率;对于超大粒径沥青混合料,振动成型法容易造成集料离析、空隙率偏大,不能形成骨架密实结构。3种不同的成型方法击实功的对比分析表明：在控制相同空隙率的条件下,选择旋转压实法进行超大粒径沥青混合料的成型,可以减少击实次数,降低能耗。     

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.     

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.     

沥青混合料温度离析特性

借助红外摄像仪观察了不同条件下沥青混合料摊铺面的温度分布,分析了其温度离析的不同表现性状和温度差异的形成原因,利用无核密度仪(PQI)研究了温度离析对沥青面层压实质量的影响。研究结果表明:温度离析对沥青面层压实质量的影响与离析区域的形状、面积和温度有关;当较低温度区域面积较大、温度低于不可接受的初压(表面)温度时,温度离析对沥青面层压实质量的影响必须予以足够重视;当温度离析区域面积较小,较低温度区域摊铺面温度高于不可接受的初压(表面)温度时,即使相邻摊铺面温度差异较大,但从压实度的角度看,沥青面层的质量仍符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求。