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.     

水位对沥青混合料水稳定性的影响

沥青路面的水损坏是路面早期破坏现象之一,它的出现严重地影响了沥青路面的耐久性和使用寿命。通过室内模拟试验来研究水位对沥青混合料水稳定性的影响,同时对掺加熟石灰抗剥离剂的改善效果加以评价。试验结果表明,水位、沥青混合料试件的厚度以及加载时间对沥青混合料的水稳定性有着显著的影响,沥青混合料掺加熟石灰后其抗水害性得到明显提高。     

沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响

在沥青混合料设计中，对沥青胶浆在沥青混合料中的作用认识模糊，并且对沥青胶浆的作用重视不够。按照胶浆理论，将沥青胶浆作为沥青混合料构成中的重要部分，研究了粉胶比变化、纤维对沥青混合料高、低温性能的影响。研究表明，沥青混合料的性能不仅受沥青用量和填料量的影响，更重要的是受填料与沥青相对比例的影响；在沥青混合料设计时应注意结合工程实际作出相应的设计和控制；减少粉胶比，并加入适量纤维，可显著改善沥青混合料的低温柔性的低温松弛能力，同时也使沥青混合料的高温性能得到较大的提高。     

硅藻精土对沥青混合料水稳定性的影响

将硅藻精土掺配在沥青混合料中,可以改善沥青混合料的物理力学性能,提高路面工程的质量.采用室内试验的方法,得出马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比2个试验指标,对掺加硅藻精土的沥青混合料进行水稳定性能研究.试验结果证实,硅藻精土能够很好地改善沥青混合料的水稳定性,且其掺量应控制在10% ～15%.     

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.     

表面层沥青混合料水损害试验研究

虽然不少高等级公路沥青路面的压实度都达到了要求,可路面仍出现早期损坏的现象;大多数水损坏是从表面层开始的。本文主要研究表面层常用的AC-13C(改性)其水稳定性,试验结果表明,冻融劈裂试验的试验原理、试件孔隙率和试验过程都能较好地模拟水损坏条件。     

多碎石沥青混合料路用性能

为了研究多碎石沥青混合料的路用性能，采用不同矿料组配条件下的沥青混合料类型，进行低温抗裂性、高温稳定性、路面渗水和路面抗滑性等项路用性能指标试验。结果表明，不同矿料组配条件下沥青混合料的路用性能变化显著，其中多碎石沥青混合料因其良好的矿料级配组成，使其具有优良的路用性质。     

旧沥青混合料对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

在分析旧沥青混合料(RAP)特性及其在混合料中作用的基础上,研究泡沫沥青冷再生混合料旧沥青老化程度、旧沥青含量以及铣刨料的掺量等对再生混合料性能的影响.研究得出,在同一泡沫沥青用量下,旧沥青老化越严重,其混合料的空隙率越大,劈裂强度和水稳性越差.但旧沥青老化严重的铣刨料,其60℃稳定度相对较高,说明高温性能增强.此外,在某一固定的泡沫沥青用量下,RAP掺量越多,混合料的空隙率越大,高温稳定性、水稳性越差.研究表明:RAP掺量并不是越多越好,如本文研究的泡沫沥青冷再生混合料为使抗拉性能及水稳性满足中等以上交通公路要求,RAP掺量不宜超过77%.为使60℃稳定度满足重交通公路要求,RAP掺量不宜超过70%.     

沥青混合料水稳定性评价方法研究

分析比较了4种评价沥青混合料水稳定性评价方法即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、沥青路面分析仪浸水车辙试验和朱丽叶试验的优缺点和试验条件．从试件性能的稳定性、试验模拟的环境条件、评价指标的有效性而言，沥青路面分析仪浸水车辙试验最好，朱丽叶试验次之，冻融劈裂试验第三，而浸水马歇尔试验最差．但从试验方法的可操作性而言，沥青路面分析仪浸水车辙试验最差．通过不同评价指标的相关性分析，研究不同试验方法内在区别和联系，从而为实际工程运用提供一些参考．     

基于路用性能的沥青混合料的最佳沥青用量

为了研究按路用性能确定沥青混合料的最佳沥青用量,采用旋转压实仪(GTM)模拟施工工况,分别对Sup-13、Sup-16两种级配进行了GTM成型试验,通过拟合测定的旋转稳定系数(GSI)随油石比变化曲线的曲率半径突变点,确定了Sup-13的最佳油石比为4.8%, Sup-16的最佳油石比为4.9%.室内模型足尺加速加载试验和试验路用性能长期观测表明:GTM法确定最佳沥青用量的沥青混合料路用性能优于马歇尔法;旋转稳定系数突变点确定的最佳沥青用量是合理的;突变点处的油石比与路用性能具有很好的相关性.     

热老化对排水性沥青混合料性能的影响

为了评价热老化对排水性沥青混合料性能的影响,分别采用SBS改性沥青、高黏沥青、聚酯纤维作为排水性沥青混合料的组成材料,在室内模拟长期老化试验的基础上,采用抗压强度和劈裂强度评价力学性能;采用浸水飞散试验评价水稳定性;采用约束试件温度应力试验评价低温性能。研究结果表明:热老化后的排水性沥青混合料强度略微增加;但其水稳定性和低温性能均明显变差;采取高黏沥青作为胶结料、掺加聚酯纤维的措施可以改善热老化对排水性沥青混合料性能的不利影响,从而提高排水性路面的耐久性。     

直馏沥青与半氧化沥青及其混合料性能对比研究

为了研究直馏和氧化两种工艺生产的沥青及其混合料路用性能特点,选择两种生产工艺下的70#和90#沥青进行沥青常规指标试验,并分别用四种沥青和AC-16级配配制混合料进行马歇尔试验,对比研究直馏沥青混合料和半氧化沥青混合料高温、低温和水稳定性等路用性能的特点。结果表明,氧化工艺相比较于直馏工艺,能改善沥青高温性能,但在提高沥青的低温性能和抗老化性方面不如直馏工艺;半氧化沥青混合料抗压强度高于直馏沥青混合料;半氧化沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性和低温状态下的水稳定性均在一定程度上优于直馏沥青混合料;鉴于两种沥青各有优缺点,对于高标准重交通道路的石油沥青,建议采用直馏和半氧化综合生产工艺。     

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 .     

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。     

蓖麻油生物沥青调和沥青混合料使用性能研究

为了评价蓖麻油生物沥青调和沥青混合料的使用性能,设计了具有5种蓖麻油生物沥青掺量且级配均为AC-20C的沥青混合料,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、路面设计参数等性能指标.分析表明,随着生物沥青掺量的增加,调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗压回弹模量逐渐降低,但在一定掺量范围内满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求,此外水稳定性在加入消石灰后得到显著改善.随着生物沥青掺量的增加,劈裂抗拉强度降低至一谷值后略有提高,低温抗裂性得到改善.由此可见,将蓖麻油生物沥青调和沥青替代石油沥青用于混合料,在一定掺量范围内是可行的.     

相变沥青混合料可行性及性能研究

提升道路除冰雪能力是保障冬季行车安全的重要手段,相变沥青路面作为一种环境友好型技术具有良好的应用前景。为了确定相变沥青混合料融冰雪是否具有实际应用价值,通过显微镜观测固固相变材料相变过程,测定相关热力学参数。对相变沥青混合料路用性能进行检测,开发了3种融冰雪性能评价方法。结果表明,固固相变材料会发生为结晶态和非晶态的相互转变,熔融焓值在吸放热过程中差距不大,均超过70 J/g,且50次衰减率在2.8%,可以满足沥青路面长期使用需求;随着相变材料掺加量的增加,沥青混合料高温稳定性降低,低温抗裂性提升,抗水损性能先上升后下降,但均能满足规范要求,相变材料掺加量超过0.3%才具有明显的融冰雪效果。可见,固固相变材料可以作为外掺剂加入沥青混合料中,基于路用性能角度相变材料掺量在0.3%～0.5%比较合适,相变沥青混合料不适应于全天低于0℃的地区,需要结合其他除冰雪措施才能保障道路通行能力。     

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。     

基于单轴贯入试验的沥青混合料抗剪性能影响因素分析

为了确定沥青品种及用量、级配类型、公称最大粒径和孔隙率等因素对沥青混合料抗剪性能的影响,采用了单轴贯入试验分析。得出了各项因素对沥青混合料抗剪性能的影响规律。结果表明,采用改性沥青后混合料抗剪强度可提高22%~25%;2.36 mm筛孔通过率为35%,0.075 mm筛孔通过率为5.5%时混合料抗剪强度达到最大值;沥青混合料抗剪强度与公称最大粒径具有线性相关性,增大混合料粒径有助于提高其抗剪强度。     

温拌沥青混合料中的沥青在施工阶段的老化程度

按照确定的抽提、蒸馏方法回收沥青,测试从不同施工温度的沥青混合料中回收得到沥青的各项指标。从测试结果可以看出,不同温度的沥青混合料在施工过程中,其沥青老化的程度随着温度的升高而增加。从回收沥青粘度-温度变化趋势可以看出,沥青混合料的施工温度达到150℃时,其中的沥青老化程度开始急剧增加。温拌技术（例如,拌和温度在100℃和120℃时）可大大缓解混合料中沥青的老化程度。     

沥青混合料分形级配理论

介绍沥青混合料集料粒径分布分形维数的计算方法并分析其分形特征.对于连续级配,其集料粒径分布为一重分形分布;对于间断级配,其集料粒径分布为二重分形分布.采用粗集料粒径分布分形维数Dc和细集料粒径分布分形维数Df作为描述集料级配分形特点的指标.在此基础上,提出分形级配理论的计算式,该式不仅可以计算连续级配,还可以计算间断级配.研究分形级配理论与现有主要级配设计理论之间的关系,结果表明,分形级配理论可以包括现有的几种主要级配计算方法,这主要由于分形是集料级配的本质.