沥青路面粘层油用量研究

粘层是路面结构的重要组成部分，粘层的抗剪强度与粘层油的用量和面层级配有密切的关系。本文选用了四种面层材料，研究不同面层级配类型以及粘层油撒布量对粘层强度的影响。试验表明不同级配面层间的粘层油存在最佳撤布量，当最佳撒布量时粘层的抗剪强度达到最大。     

水性环氧树脂微表处的层间抗剪性能

为改善路面加铺微表处薄层罩面后新旧路面间的层间抗剪性能,采用水性环氧树脂(WER)对微表处进行改性。依据直剪试验,研究环氧树脂掺量、油石比、黏层油种类及用量、旧路面类型及水分对环氧树脂微表处层间抗剪性能的影响。结果表明,在微表处中加入水性环氧树脂能改善混合料的抗剪性能;与丁苯橡胶(SBR)改性乳化沥青相比,水性环氧改性乳化沥青高温及黏结性能更好,作为黏结材料对于提高路面层间抗剪性能更有优势;当微表处掺15%水性环氧树脂,油石比为7.7%,黏层油选用水性环氧乳化沥青且用量为0.6 kg/m2 时,结构层层间抗剪性能较好;在沥青混合料与水泥混凝土两种界面上,微表处与沥青混合料的层间抗剪性能更好。     

超薄磨耗层层间剪切性能研究

剪切破坏是超薄磨耗层主要的病害之一,用SBS改性乳化沥青和Novabinder~(TM)改性乳化沥青作为层间黏结材料,AC-13C、Nova Chip~?Type C、OGFC-13作为磨耗层,AC-20C为中面层,成型车辙试件,进行直剪试验.评价不同粘层油类型、撒布量、磨耗层种类对层间抗剪强度的影响程度.试验结果表明,三种磨耗层对应最佳粘层油撒布量时层间抗剪强度能够最优;同种磨耗层,Novabinder~(TM)改性乳化沥青比SBS改性乳化沥青黏结性能更好;同种粘层油在最佳撒布量时,不同磨耗层抗剪能力对比为:开级配Nova Chip~?Type C型密级配AC-13C开级配OGFC-13.     

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％.     

公路隧道反光沥青路面

为了提高隧道沥青路面亮度,利用玻璃珠的回复反光特性,在开级配沥青磨耗层(OGFC)中掺加高强度玻璃珠;分析了不同掺加比例及不同粒径玻璃珠的5种组合方案对OGFC混合料路用性能的影响,并给出了最佳的掺加方案.结果表明:在OGFC中掺入玻璃珠会使马歇尔稳定度略有下降,沥青混合料的抗车辙能力、抗滑、降噪和反光性能与玻璃珠在沥青混合料表面的覆盖率有关;在OGFC-13混合料面层中掺加10%～15%、粒径为2～3 mm的玻璃珠可以满足路用性能各项技术指标的要求.     

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。     

基于CT技术的复合沥青混凝土内部空隙特征分析

摘要： 采用X射线断层扫描（CT）技术分析了相同集料级配条件下,不同水泥和乳化沥青结合料用量混凝土的1~10层位空隙数量、空隙尺寸和空隙率等指标的变化规律,并结合扫描电子显微镜（SEM）分析其相关机理.结果表明：在相同条件下,复合沥青混凝土试件两端的空隙数量较多、尺寸大且空隙率较大,而中间部分则相反;复合沥青混凝土内部最大空隙率为10.1%;掺加水泥或采用适当添加量的乳化沥青,有利于降低混凝土的空隙率,当乳化沥青和水泥的质量分数分别为8.0%和3.0%时,混凝土的空隙率最小,仅为3.9%,且其空隙分布不均匀.     

周期荷载作用下沥青路面层间性能及永久变形分析

为提高半刚性基层沥青路面层问抗剪强度以及抵抗永久变形的能力,充分发挥其使用功能,基于黏弹性力学理论,应用有限元方法研究周期荷载作用下沥青路面层间剪应力分布情况以及路面永久变形发展规律.结果表明,沥青面层的黏弹性有利于面层间剪应力的松弛,但会增大基面层问剪应力;动载的卸载回复作用导致层问剪应力峰值随时间变化率小于静载下的相应值;轮缘外侧的隆起变形较轮隙处的小,下面层的永久变形较上面层的大;轮隙处和轮心处均在上面层以下某处出现最大蠕变应变值,但轮隙处出现最大蠕变应变值的深度较轮心处的大.因此,路面设计必须对半刚性基层和沥青面层的层间黏结性能,以及下(中)面层抵抗永久变形的能力给与足够的考虑.     

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.     

基于沥青加铺路面的应力吸收层指标的研究

针对旧水泥混凝土路面沥青加铺路面反射裂缝比较突出的问题,对扬州地区的典型加铺路面(328国道海宁线仪征段133K～146K和158K～163K)进行深入的调查,得出反射裂缝主要取决于接缝处治不合理和层间粘结强度不足。本文通过大量的应力吸收试验,对9种粘层沥青类型、"两油一料"的应力吸收层结构以及不同级配的应力吸收层集料的进行剪切和拉拔试验,确定了最佳的粘层沥青类型和撒布油量以及应力吸收层集料的级配类型。结果表明:壳牌沥青其作为粘结层抗剪切和抗拉拔强度最大;"两油一料"撒布时,最佳沥青撒布油量为:第一层1.0kg/m2,第三层0.5kg/m2;集料选择单一粒径粘结效果最好。     

软土路基下卧层固结分析

以某客运专线项目为研究对象,基于Merchant流变模型,提出软土路基层状黏弹性下卧层一维固结分析方法,得到软土路基下卧层不同时刻有效应力计算公式.采用MATLAB软件将本文计算公式编制成应用程序,作出几个主要影响因素对双层地基固结过程的影响曲线图.研究结果表明:半透水砂垫层的渗透系数对下卧层土体的固结有显著影响,随着渗透系数k0提高,土体固结进程加快,固结完成的时间缩短;下卧层土层的Kelvin体弹簧的弹性模量和黏滞系数对有效应力都有较大影响,下层土弹性模量Es2和E2越大,有效应力增长速率越大,固结速度越大,达到稳定状态的时间越短;加荷速率对固结的发展有明显影响,加荷速率越大,固结速度也相应越快.     

基于三维细观空隙的超薄罩面层间洒布量设计与性能评价

为研究超薄罩面与原路面之间的层间黏结沥青洒布量,通过计算机断层扫描(computed tomography,CT)和三维重构技术对混合料试件进行空隙扫描和结构重建,依据空隙分布规律确定环氧沥青的填充空隙用量。在此基础上,结合室内25、60℃的层间45°斜剪、直剪以及拉拔试验,分析不同沥青洒布量对层间剪切和黏结强度的影响。结果表明:Novachip Type-A环氧沥青和SMA-13混合料的空隙均沿试样高度呈C型分布,有效空隙集中于表面2 mm以及底部1 mm,由此确定沥青填充空隙用量为0.25 kg/m²。室内试验中满足最大层间剪切、黏结强度的沥青洒布量为0.7 kg/m²,层间洒布量过少、过大时会发生黏附及黏聚破坏,因此最佳层间洒布量为0.95 kg/m²。     

超薄磨耗层层间粘结效果影响因素研究

超薄磨耗层是一种新型预防性道路养护技术,其使用效果的好坏与层间粘结力有着密切的关系。以室内模拟试验为基础,采用AC-13沥青混合料作为原路面,SBS(热塑性丁苯橡胶)改性乳化沥青作为层间粘结材料,分别采用AC-13、SMA-13、OGFC-13、Nova Chip(C)混合料作为超薄磨耗层,马歇尔击实法成型复合型试件,并采用层间力测试仪进行剪切试验,测定层间抗剪切强度。试验结果显示,采用上述四种混合料作为磨耗层,平均抗剪切强度分别为1.053 MPa、1.1 MPa、1.02 MPa、1.261 MPa;随着乳化沥青洒布量的增加,层间抗剪强度呈现先增加后降低的趋势;对于每种路面结构,温度由25℃升高至45℃,层间粘结强度普遍下降,但不同结构的强度降幅各不相同。试验结果表明:层间粘结强度受混合料类型的影响,Nova Chip抗剪强度最高,开级配沥青磨耗层OGFC(开级配沥青磨耗层)最低;每种路面结构都存在使层间抗剪强度达到最大值的最佳乳化沥青洒布量,且不同温度下对应的最佳乳化沥青洒布量也不同;随着温度升高,层间剪切强度降低,其中Nova Chip结构对于温度的敏感性最高,AC(沥青混凝土)结构的温度敏感性较低。     

泡沫沥青和水泥对冷再生混合料性能的影响机理

为了研究水泥与泡沫沥青两种粘结料对冷再生混合料性能的影响及作用机理,采用力学性能试验、路用性能试验分析了泡沫沥青用量和水泥掺量对冷再生混合料力学特性与路用性能的影响,基于数字图像处理技术、SEM微观图像测试和工业CT无损检测技术,分析了泡沫沥青的分散性状及水泥对泡沫沥青冷再生混合料的强度影响机理。结果表明,增大水泥掺量有助于提高泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、高温稳定性与水稳定性,但过多的水泥不利于泡沫沥青冷再生混合料的低温性能,推荐水泥掺量控制为1%~1.8%较为适宜。在3.0%泡沫沥青用量时ITS、UCS、内摩擦角Φ、黏聚力C均达到峰值。泡沫沥青冷再生混合料中的沥青呈独特的“点焊”状分散方式,随泡沫沥青用量增大,试件破坏界面泡沫沥青所占的面积（FFAC）增大,FFAC与ITS两者之间有良好的二次函数关系。水泥水化后形成的加筋结构增大了空隙级配中小于0.1 mm3微孔的数量,减小了冷再生混合料的平均空隙直径,水泥水化后形成的状加筋嵌挤结构具有抑制冻融作用下冷再生混合料内部空隙增大的作用,并且维持空隙级配的稳定。     

RAP掺量对热再生改性沥青混合料拌和压实温度的影响

为研究RAP掺量对热再生SBS改性沥青混合料拌和压实温度的影响,通过室内试验得到旧料掺量、再生级配、拌和压实温度与再生混合料体积指标的关系,并以4%空隙率为目标体积确定AC-16再生SBS沥青混合料的最佳拌和压实温度。结果表明：再生混合料毛体积密度不与拌和压实温度成线性关系,毛体积密度随温度变化出现峰值;Superpave级配不适用标准击实方式;同一拌和压实温度下,随着旧料掺量的增加,混合料空隙率会越大;旧料掺量在20%～40%情况下,掺量每增加10%,最佳拌和压实温度提高5℃左右。40%高RAP掺量下,再生SBS改性沥青混合料各路用性能都能达到规范要求。     

沥青路面层间粘结效果影响因素

为了保证沥青路面层间具有良好的粘结力,提高路面的整体性和耐久性,对沥青路面层间粘结效果的影响因素进行专门的试验研究.采用沥青路面层间扭转剪切试验仪,通过成型双层车辙板并钻芯,对芯样进行剪切试验,以最大剪切强度作为评价指标,对影响沥青路面层间粘结性能的沥青混合料类型、乳化沥青种类、乳化沥青洒布剂量、温度等影响因素进行了对比分析.结果表明.AC密级配沥青混合料层间粘结效果好于SMA和OGFC混合料;改性乳化沥青作为粘层比普通乳化沥青层间粘结效果要好,粘层洒布量有一最佳剂量,且这一最佳洒布剂量AC路面结构比骨架型路面结构要低;层间粘结效果随温度升高出现衰减,表明路面层间产生滑移,多发生在高温季节.     

甘肃省某公路大桥沥青面层泛碱原因分析及处理建议

针对甘肃省某公路段大桥部分位置泛碱现象,通过现场实地勘察,分析桥面路面泛碱成因,然后通过对比泛碱位置与未泛碱位置处的渗水系数及钻芯取样后试件的空隙率、压实度及劈裂强度,论证了泛碱处的成因,试验结果显示：泛碱位置处平均渗水系数是未泛碱位置处的2.61倍,上面层泛碱处平均空隙率是未泛碱位置的1.34倍;中面层泛碱处平均空隙率是未泛碱位置的1.37倍;上面层泛碱处平均劈裂强度是未泛碱位置的0.65倍;中面层泛碱处平均劈裂强度是未泛碱位置的0.77倍;泛碱位置处压实度不达设计要求。并对桥上沥青路面如何防范及泛碱现象发生时如何处理给出了若干建议。     

基于拉拔和车辙试验的沥青面层间黏层油性能评价

为了评价沥青面层间黏层油的实际效果,选取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青、苯乙烯-丁二烯橡胶改性乳化沥青、乳化沥青及石油沥青等4种较常用的黏层油,把沥青面层粘结在一起,模拟沥青面层间的实际状态,通过室内拉拔和车辙试验,以抗车辙能力及粘结力为标准对其实际效果进行了试验研究．研究结果表明,喷洒用量为0．2～0.3kg／m^2的苯乙烯．丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青和苯乙烯-丁二烯橡胶改性乳化沥青粘结效果较好．     

含脱层层合简支梁的屈曲模态

基于二维弹性力学理论,研究在轴向荷载作用下含脱层层合简支梁的屈曲模态.由位移法求得各单层梁受均布轴压时的弹性力学解,采用配点法联合各层得到整个系统的解.在层间界面上取与级数项数相等的点,将各点处的界面方程与梁上下表面的边界方程联立求解,得到屈曲临界载荷,返回特征方程得到梁的屈曲模态.研究了脱层界面的接触问题,在脱层处的每个配点上分别使用界面接触和界面自由模型进行计算,分析各配点处脱层表面竖向位移及法向应力的状态,迭代求得真实解.算例分析了不同脱层尺寸和脱层位置对层合梁屈曲模态的影响,并考虑了脱层间的接触.
     

不同工况对再生沥青混合料压实特性的影响

为研究级配、废旧沥青混合料(Reclaimed asphalt pavement, RAP)掺量、压实温度对再生沥青混合料压实特性指标空隙率、压实能量指数、压实速率、锁点的影响。设计正交试验,采用极差、方差分析因素与压实特性指标之间的影响程度,建立因素与压实特性指标之间的回归模型,分析了变化规律。在此基础上,采用实体工程进一步论证了不同因素对压实特性的影响。研究结果表明：级配、RAP掺量、压实温度均显著影响再生沥青混合料压实特性指标,级配的影响程度最高,RAP掺量影响程度相对较低;因素与压实特性指标空隙率、压实能量指数之间满足二次回归模型,且空隙率、压实能量指数与级配、RAP掺量、压实温度的变化呈负相关;以福银高速三明段养护工程为例,进一步论证了级配对再生沥青混合料空隙率的影响,发现越细的级配越容易压实。