沥青混合料高温稳定性影响因素试验分析

设计了不同级配类型的沥青混合料,通过车辙试验和单轴静载蠕变试验,研究了交通荷载、环境温度、材料类型和水作用（高温浸水和冻融循环）对沥青混合料高温稳定性能的影响.试验结果表明,荷载和环境温度对沥青混合料的高温稳定性具有明显的影响.由于沥青混合料的粘性,随着荷载的增加和温度的升高,沥青混合料的动稳定度呈幂指数关系减小.中间级配（玄AC13-2、石AC20-5）的沥青混合料高温稳定性较好;细级配的沥青混合料高温稳定性最差;大粒径沥青混合料高温稳定性能优于小粒径沥青混合料.水的作用严重削弱了沥青混合料高温稳定性能,而冻融循环的影响要远远大于高温浸水.并且Burgers模型可用于表征沥青混合料水损害前后蠕变性能,且其粘弹性参数均受到水作用的不同程度影响,水作用对沥青混合料抗高温变形能力极为不利.     

基于ANN算法与分形理论的沥青混合料蠕变预测

目的研究AC-10、AC-13和AC-6沥青混合料的分形维数、级配等物理力学参数,及其对蠕变变形的影响.提供一种新的沥青混凝土路面变形预测与控制的研究方法.方法针对沥青混合料颗粒级配的自相似与长期稳定变形多因素性的特征,分别采用级配筛分实验与CT扫描数字图像技术对自相似特征进行验证与分形维数的获取,利用TAW-2000岩石三轴实验仪对AC-10、AC-13和AC16密级配沥青混合料开展三轴压缩实验与蠕变实验,基于人工神经网络算法(ANN)对实验数据进行驯化,并对蠕变实验的长期变形量进行预测.结果沥青混合料级配具有高度的自相似特征,分形维数在2.45～2.50.结论人工神经网络建立的长期变形预测模型,可以较好地对一定应力水平下的长期蠕变变形进行预测.     

沥青道面高温抗车辙性能评价指标

为解决目前机场沥青道面高温性能评价指标缺陷性（与道路指标不同,无参考标准）问题,通过汉堡车辙试验、普通车辙试验及单轴贯入试验对3种级配混合料进行测试,对动稳定度、蠕变斜率和抗剪强度指标进行了综合分析.测试结果显示,动稳定度与蠕变斜率评价指标相一致,与抗剪强度指标相反,且蠕变斜率指标对抗车辙性能区辨性最佳.同时,利用贝雷法设计参数及沥青胶结料参数对其验证发现,贝雷法能够进一步解释混合料级配高温性能优劣,粉胶比与动稳定度、抗剪强度和蠕变斜率有较好的相关性,而沥青膜厚度与其相关性较差.故建议采用动稳定度与汉堡车辙蠕变斜率、车辙深度相结合的方法来评价抗车辙性能优劣,为优化机场沥青道面配合比设计提供参考.     

基于三轴试验的AC-20级配优化

为了提高沥青混合料的高温稳定性,利用PFC~(3D)(partical flow code in 3 dimensions)软件构建沥青混合料三轴数值模拟方法,结合室内三轴试验评价了其可靠性.通过三轴数值模拟和室内三轴试验,研究粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律.通过研究19.000,4.750,0.075 mm筛孔通过率对AC-20性能的影响,提出基于抗剪强度的AC-20矿料级配,并验证其路用性能.结果表明:沥青混合料三轴数值模拟结果与室内试验结果吻合度较好;当粒径为19.000～26.500,16.000～19.000,13.200～16.000,9.500～13.200,4.750～9.500 mm的粗集料的体积比为4:12:4:10:15、细集料取I=0.75时所对应的级配、粗细集料体积比为60:40时,沥青混合料抗剪强度最大;建议在19.000,4.750和0.075 mm通过率范围分别为90.0%～100.0%,35.0%～45.0%和4.0%～7.0%时,确定基于抗剪强度的AC-20优化级配范围;与规范级配相比,优化级配AC-20混合料抗剪强度和动稳定度分别提升26%,29%.     

高模量沥青混合料抗剪性能试验研究

针对沥青混凝土路面的车辙问题,通过马歇尔试验、车辙试验和三轴重复荷载蠕变试验,对比研究了SAC20级配的采用硬质沥青A-30、普通重交沥青A-70及SBS改性沥青3种不同沥青的沥青混合料高温稳定性,分析了沥青类型对沥青混合料抗车辙能力的影响.试验结果表明,采用硬质沥青A-30的沥青混合料具有良好的抗车辙能力.     

材料参数对沥青混合料高温稳定性的影响

为了提高国内高速公路沥青路面的高温稳定性,针对沥青路面中面层常用的19型沥青混合料,分析了集料级配、沥青类型、沥青用量、空隙率等材料参数以及压实方法、实验温度等因素对19型沥青混合料高温稳定性的影响.试验结果表明,沥青混合料的抗高温车辙受集料级配和沥青性能的双重影响,同时采用油石比在最佳油石比基础上低0%～0.3%和4%的空隙率时,沥青混合料的高温稳定性最好.     

浇注式沥青混合料抗剪强度及标准研究

采用单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验分析了加载速率、油石比、温度、级配类型及沥青种类对浇注式沥青混合料的抗剪强度的影响.通过有限元数值计算获得钢桥面铺装结构中浇注式沥青混合料的抗剪强度参数,绘制出不同荷载作用下的混合料抗剪强度标准曲线,并结合试验对混合料抗剪强度指标进行了验证.研究表明,由于自身材料组成特点,浇注式沥青混合料抗剪强度参数在不同因素影响下呈现一定的特殊变化规律,虽然浇注式沥青混合料满足荷载条件下的抗剪强度要求,但黏聚力不足会引起混合料剪切流动变形.在浇注式沥青铺装设计中,分析因为考虑抗剪强度不足引起混合料剪切流动变形时需同时考虑混合料黏聚力和摩擦角.     

超薄磨耗层沥青混合料的抗剪性能

基于单轴贯入试验和无侧限抗压试验,研究了原材料参数和试验条件对沥青混合料抗剪强度的影响.通过室内试验研究了SBS掺量、补强剂掺量和级配类型对超薄磨耗层高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗剥落性能的影响.试验结果表明:骨架结构混合料的抗剪性能优于悬浮密实结构,SBS改性沥青混合料的抗剪性能优于基质沥青混合料;最佳沥青用量下的混合料抗剪强度较大,且补强剂可有效改善混合料的抗剪性能;高温条件和低速行驶的车辆都易造成超薄沥青磨耗层的剪切破坏.当SBS掺量为4.0%~4.5%、补强剂掺量为0.30%~0.50%时,超薄沥青磨耗层能兼顾抗剪性能和其他路用性能,同时满足经济性.     

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。     

抗车辙剂和SBS对热拌沥青混合料高温与低温性能的影响

车辙和开裂是沥青路面的主要病害形式,采用外加剂改善沥青路面的高温与低温性能是防治车辙和开裂的主要措施.本文在不同温度、不同含量抗车辙剂和SBS改性剂试验条件下,采用连续密级配(AC-13、AC-16)和间断级配(SMA-13、SMA-16)两类级配进行高温车辙和低温小梁弯曲试验,对沥青混合料高温和低温性能的影响进行评价.试验结果表明:沥青混合料中添加0.4%抗车辙剂或5%SBS改性剂时,其高温和低温稳定性表现最佳.其中,0.4%抗车辙剂在改善沥青混合料高温变形能力方面优于5%SBS改性剂,而在改善低温抗裂性方面效果不及后者.间断级配沥青混合料的高温稳定性与低温抗裂性优于连续密级配沥青混合料.     

基于GTM旋转压实试验参数的沥青混合料高温性能评价指标

通过对不同沥青混合料GTM旋转压实试验各项参数的研究,并将其与相应的三轴重复荷载蠕变试验结果进行相关性分析,得出:利用GTM旋转压实试验得到的压实曲线参数K1(从开始压实至97%密实度间的压实曲线平均斜率)可以较好地表征沥青混合料的抗高温稳定性能,其与三轴重复荷载蠕变试验的蠕变劲度模量指标具有较高的相关性,线性相关系数在0.90以上,参数K1可以作为评价沥青混合料抗高温稳定性能的一种简易而实用方法。     

EME2高模量沥青混合料性能对比试验研究

目的对EME2沥青混合料的级配设计、性能指标进行对比试验,并提出EME2沥青混合料设计推荐指标及技术要求.方法针对不同沥青混合料设计方法的差异,采用不同沥青混合料设计方法进行筛分试验及级配设计,并对体积指标、水稳定性、高温稳定性、模量性能、疲劳性能、低温性能进行了对比试验.结果对于连续级配中国沥青混合料筛分方法可以代替法国的筛分方法;不同沥青混合料级配设计方法的体积指标有较大的关联性.EME2沥青混合料的水损坏性能可以用冻融劈裂和AASHTOT283试验代替法国多列士试验进行评价;高温抗车辙性能可以采用中国车辙试验(70℃,轮压1.0 MPa)以及汉堡试验进行评价;力学性能可以采用动态模量(温度15℃,频率10 Hz)进行控制以及采用4点弯曲疲劳试验代替法国的两点弯曲试验进行疲劳性能评价;低温性能则可以采用低温弯曲小梁试验进行低温评价.结论EME2沥青混合料具有良好的水稳定性、抗高温抗车辙性能、较高的模量的力学性能、抗疲劳性能,同时满足其低温指标的要求,表明EME2沥青混合料是一种可值得推荐和推广的沥青混合料.     

基于料堆试验的沥青混合料离析影响因素分析

为了分析沥青混合料的离析特性,首先提出一个利用各矿料组分在空间分布上的变异系数组合而成的离析指标,然后通过料堆试验分别对AC型和SMA型沥青混合料的5种不同级配进行试验,既验证了此指标的可靠性,同时也获得了骨料级配、沥青用量以及温度等因素对这2种沥青混合料离析程度的影响.试验结果表明:SMA相对于AC型沥青混合料有较强的抗离析性能;对于同一种混合料,温度的影响作用非常小,而沥青用量的影响则远远大于温度的影响,并与离析指标近似成线性关系.     

Sasobit温拌橡胶沥青及混合料高温蠕变特性

为了研究Sasobit温拌橡胶沥青及混合料的高温蠕变特性,制备了Sasobit温拌剂掺量为3%的温拌橡胶沥青,确定了Sasobit温拌橡胶沥青混合料的成型温度与基本路用性能;通过结合料与混合料蠕变试验全面评价了Sasobit温拌橡胶沥青路面的高温性能,并进行了混合料Burgers模型参数拟合分析。研究结果表明:Sasobit橡胶沥青结合料高温蠕变性能优于SBS改性沥青,Sasobit进一步提高了橡胶沥青高温性能;SBS改性沥青混合料的高温性能优于2种橡胶沥青混合料;3%的Sasobit掺量不仅能有效降低橡胶沥青混合料的施工温度20℃,而且能较大提升其高温性能,却不过分降低其低温性能;随着温度的升高或围压的出现,Sasobit能够更好地提升橡胶沥青混合料的高温性能,使其更加接近SBS改性沥青混合料。     

级配对应力吸收层沥青混合料性能的影响

为研究混合料级配对富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料路用性能的影响,提出适于应力吸收层混合料的级配类型;在选用优质高粘性沥青作为结合料的基础上,应用改进的Superpave方法设计了AC、间断、S型和SMA等6种典型级配的应力吸收层混合料,并分别对其疲劳性能、抗拉性能和低温变形性能等进行了室内试验研究.结果表明:AC类级配及间断级配兼顾耐疲劳、常温抗拉和低温变形强等优良力学性能,且对应的混合料沥青结合料含量(质量分数)适中;建议在实际工程应用中,富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料应尽可能优先选择这两类级配.     

沥青混合料抗剪强度的影响因素

为了研究沥青混合料抗剪强度的影响因素,基于单轴贯入试验,在温度为60℃时,直接对集料级配、集料性质、沥青性质、含油量、空隙率以及均匀对沥青混合料抗剪强度的影响进行研究.研究结果表明:集料级配和公称最大集料粒径对沥青混合料抗剪强度有显著的影响;沥青混合料抗剪强度受其集料中针片状含量的影响较大,集料中针片状含量增大,沥青混合料抗剪强度减小;结合料的性质,特别是针入度、软化点和粘度对沥青混合料抗剪强度有较大的影响,随着针入度减小,软化点和粘度增大,沥青混合料抗剪强度增大;含油量对沥青混合料抗剪强度有较大影响,随着油石比的增大,沥青混合料抗剪强度减小;沥青混合料抗剪强度受其空隙率的影响较大,一般随着空隙率的增大,其抗剪强度减小;沥青混合料均匀性与沥青混合料抗剪强度绝对数值间没有明显的关联,而与数值间的变异性有着很好的相关性.     

成型温度对沥青混合料体积参数的影响分析

通过对AC13，SMA13和Superpave12、5三种典型级配的沥青混合料在不同的成型温度下的马歇尔试验，模拟沥青路面在不同压实温度下的碾压施工，分析压实温度对沥青混合料空隙率、矿料间隙率、稳定度、流值等体积参数的影响．结果表明，随着压实温度的降低，沥青混合料空隙率、矿料间隙率以及流值不断增大，而沥青饱和度和稳定度不断减小．这一规律对沥青混合料的现场施工有重要的指导意义．     

玄武岩纤维沥青混合料动态蠕变试验

为研究玄武岩纤维对沥青混合料高温抗车辙的改善效果,采用UTM-25伺服式材料动态测试系统,对掺加与不掺加玄武岩纤维的AC-13,SMA-13不同级配沥青混合料,在40,50和60℃温度环境下进行动态蠕变试验,对比分析6种不同级配沥青混合料的动态蠕变曲线、流变次数等.试验结果表明:掺加玄武岩纤维后,混合料在相同作用次数下的永久应变减小,且沥青混合料达到蠕变破坏阶段的累计作用次数大于不掺加玄武岩纤维的沥青混合料;沥青混合料的流变次数随温度升高而降低,掺加玄武岩纤维后降低趋势变缓,且温度越高效果越明显.可见,掺加玄武岩纤维能有效提高沥青混合料的抗车辙性能.     

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一.利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响.通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较.研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大;粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征.     

废旧回收沥青路面材料的强度特性

为了研究作为路堤填料的废旧回收沥青路面(RAP)材料的抗剪强度特性,通过击实试验确定其最优含水率及最大干密度,考虑不同季节施工环境温度及路堤填筑高度的影响,分别对不同温度下的击实试样进行不同围压下的三轴固结排水剪切试验,探讨围压和击实温度对RAP材料强度特性的影响.试验结果表明:破碎后的RAP材料级配良好,与砾类土相类似,属于较好的路堤填料;击实温度和围压对三轴固结排水剪切强度特性有显著的影响,相同围压下,随着击实温度的升高,击实后RAP材料的孔隙比降低,固结排水强度提高;相同击实温度下,围压越大,RAP的初始切线模量越大,抗剪强度越大; RAP黏聚力随击实温度的升高呈线性增加,内摩擦角受击实温度影响较小.