沥青玛蒂脂碎石混合料沥青路面抗滑性能设计与优化

针对SMA路面初期抗滑相对不足的问题,着眼于石料的选择和配合比设计阶段,分别选择辉绿岩、闪长岩以及花岗岩作为原材料,采用马歇尔级配设计方法和CAVF法作为试验方法制备试验试件。通过常规试验铺沙法、摆式仪法、轮廓测量仪法及压力胶片法对搓揉0 h、2 h、8 h的试件进行抗滑性能评价分析。研究表明:铺沙法、轮廓测量仪法和压力胶片法具有良好的一致性,前两者相关性更好;石料的压碎值、磨耗值和针片状会对路面的抗滑性能造成较大影响;采用CAVF级配设计方法能够更好地保证SMA混合料的抗滑性能;在采用CAVF法的基础上适当地减少5~10 mm规格料用量并增加9.5 mm分级筛余,能够较大的提高混合料的抗滑性能。     

SMA应用于机场道面的室内评估

以三种SMA级配以及机场密级配拌和EVA改性沥青黏结料进行各项沥青混凝土工程性质试验,并以Cantabro磨损试验评估机场道面抵抗剥脱能力,以英式摆锤试验(BPT)和铺砂法量测平均纹理深度来评估机场道面的抗滑特性,且比较不同载重状况下各级配沥青混凝土抵抗车辙变形的能力,以找出最适合铺筑于机场道面的沥青混凝土.结果表明,SMA级配有较好的抗磨损、抗滑及抵抗车辙的能力.在抗滑特性上发现,公称最大粒径较大的SMA级配,较能在路面含水时提供较佳的抗滑特性.在试件未受水侵害的情况下,密级配的Cantabro磨损率明显较SMA级配高,受到水侵害1d后发现,大致有级配越粗磨损率越大的趋势.随着载重的增加,各级配的车辙深度也会显著增加,并发现受到7天水侵害的试件的车辙深度会明显提高.抵抗各种载重的车辙能力大致以12.5 mm NMAS公路SMA级配较为稳定,若提高压实度至100％,则19 mm NMAS公路SMA则可在未受水侵害的情况下提供较佳的抵抗车辙能力.     

SMA应用于机场道面的室内实验

以三种SMA级配以及机场密级配拌和EVA改性沥青黏结料进行各项沥青混凝土工程性质试验,并以Cantabro磨损试验评估机场道面抵抗剥脱能力,以英式摆锤试验(BPT)和铺砂法量测平均纹理深度来评估机场道面的抗滑特性,且比较不同载重状况下各级配沥青混凝土抵抗车辙变形的能力,以找出最适合铺筑于机场道面的沥青混凝土。结果表明,SMA级配有较好的抗磨损、抗滑及抵抗车辙的能力。在抗滑特性上发现,公称最大粒径较大的SMA级配,较能在路面含水时提供较佳的抗滑特性。在试件未受水侵害的情况下,密级配的Cantabro磨损率明显较SMA级配高,受到水侵害1 d后发现,大致有级配越粗磨损率越大的趋势。随着载重的增加,各级配的车辙深度也会显著增加,并发现受到7天水侵害的试件的车辙深度会明显提高。抵抗各种载重的车辙能力大致以12.5 mm NMAS公路SMA级配较为稳定,若提高压实度至100%,则19 mm NMAS公路SMA则可在未受水侵害的情况下提供较佳的抵抗车辙能力。     

花岗岩沥青路面抗滑层抗滑性能及耐久性试验研究

为了研究如何利用地材花岗岩作为抗滑材料,设计出一种具有良好的抗滑构造和抗滑耐久性的级配形式,并有针对性地评价此种级配形式的抗滑性能,采用基于CAVF法和断级配设计理论设计出的一种新型级配GGAC-13,并利用自主研发的搓揉试验装置和激光构造检测仪作为评价其抗滑性能的方法,基于室内试验和试验段展开与传统级配AC-13C的对比试验研究,试验结果表明:搓揉试验机以及激光构造测试仪能够很好地模拟并测试出真实路面的抗滑衰减情况,对抗滑性能及耐久性进行综合评价;GGAC-13级配很好地克服了AC-13C级配的缺点,具有良好的抗滑性能和耐久性。     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

集料级配对沥青路面抗滑性能的影响

为了研究矿料级配对沥青路面抗滑性能的影响，采用室内模拟试验，对其5种不同走向、最大粒径的级配混合料的抗滑性能和抗滑指标的衰减规律进行了研究，并对其影响因素进行了分析。试验结果表明：4．75mm以上粗集料的质量含量和集料最大粒径对于路面的抗滑能力有很大影响，将Superpave技术的控制点和限制区概念引入混合料的级配设计，对于保持路面抗滑性能与耐久性能之间的平衡具有积极的意义；集料最大粒径的选择应充分结合层厚、温度等因素确定。     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

骨架密实型沥青混合料细观结构的抗滑特性

从沥青混合料的细观结构角度开展研究,能够更丰富、更准确地反映抗滑构造及其变化规律,解决当前优质抗滑石料日趋匮乏情况下,如何设计出构造丰富、使用耐久的沥青路面表层材料的突出问题.文中设计了4种断级配的骨架密实型沥青混合料GAC-13,研发了模拟行车荷载及环境的搓揉试验评价装置,利用高精度工业CT对不同搓揉阶段试件进行扫描成像分析,提出采用抗滑构造影响区深度及衰减率等指标评价细观结构抗滑特性.结果显示,完全间断级配2.36mm粒径,GAC-13可以获得更理想的抗滑构造.     

基于加速加载试验的微表处长期路用性能

现有微表处技术指南中评价微表处路用性能的试验方法与实际情况差异较大,影响了微表处技术的应用与发展.以轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统为基础试验平台,通过室内加速加载试验研究集料级配、填料类型与用量和聚丙烯纤维用量等对微表处混合料抗滑性能和耐磨耗性能的影响.试验研究结果表明:粗级配微表处的抗滑性能相对较好,然而耐磨耗性能相对细级配微表处要差;适当增加水泥或添加矿粉都可以较大地提高微表处的耐磨耗性能;掺入适当比例的聚丙烯纤维可以显著提高微表处的抗滑性能和耐磨耗性能.研究结果同时表明了轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统可真实模拟轮胎与路面间的相互作用,快速和定量评价路面的表面功能.     

改性沥青SMA在高速公路施工中的应用

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是近年来国际上出现的一种非常引人注目的新型沥青混合料，以其优良的抗车辙性能和抗滑性能闻名于世。通过高速公路SMA路面试验段的铺筑，对SMA路面的抗滑及低温抗裂性能进行研究，同时对修筑SMA路面进行经济分析，阐述了铺筑SMA路面的远期经济效益，具有广阔的发展前景。     

沥青混合料目标配合比设计方法

借鉴美国Superpave沥青混合料设计方法,结合中国的生产实际,从原材料的选择、级配的确定、成型试件的方法、混合料体积参数指标、计算方法以及性能评价等方面,提出一套完整的以马歇尔试验为基础的沥青混合料体积设计方法。实例表明按照该方法设计的AK 13A混合料集料表面沥青膜较厚,抗车辙能力、抗水损害能力与密水性较好,经某高速公路现场验证是可行的,并已在全线推广应用。     

OGFC沥青混合料设计中CAVF法

华南地区降雨丰富,高速公路弯道位置的行车安全问题十分突出。排水式沥青路面(OGFC)具有良好的内部排水通道,不会像普通路面那样产生水漂和水雾问题。还具有粗糙的表面构造,是一种极具应用前景的路面材料。针对以往的工程经验,研究从采用CAVF法、选择三个级配曲线进行设计材料,以实现更好的骨架支撑作用和长期有效排水通道。实验研究表明,该方法对于完善OGFC材料设计方法,具有重要的借鉴作用。     

高旧料掺量下平衡设计法与马歇尔设计法对比

平衡设计法秉持混合料性能平衡的理念,为增强就地热再生混合料性能提供了配合比设计领域的新方向。为探究平衡设计法在就地热再生领域所发挥的效能,采用就地热再生平衡设计流程对3种高旧料掺量(reclaimed asphalt pavement, RAP)的热再生沥青混合料进行配合比设计,并与马歇尔设计法进行对比,完成路用性能分析。以流变学性能指标确定了最佳再生剂掺量,以沥青混合料高低温性能试验确定了最佳沥青含量,以多类型路用性能试验研究了两种设计法在就地热再生技术中的适用性。结果表明：平衡设计法的最佳沥青含量在各RAP掺量下均高于马歇尔设计法;平衡混合料的路用性能均可满足规范要求;马歇尔混合料在70%～80%RAP掺量的低温性能不满足规范要求。虽然平衡设计法对混合料高温性能造成削弱,但RAP掺量越高,该影响越低;且比马歇尔设计法更能保证混合料的低温、疲劳与水稳定性能,显著增强了就地热再生混合料的综合性能。因此平衡设计法比马歇尔设计法更适用于就地热再生技术。     

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。     

复合改性乳化沥青的制备及其微表处混合料路用性能

为解决普通乳化沥青在微表处混合料中存在的路用性能不足的问题,采用先乳化后改性的工艺制备高性能改性乳化沥青.利用延度与软化点指标确定改性剂添加方法及改性剂掺配比例,并以其作为微表处混合料的胶结料.通过湿轮磨耗试验(WTAT)验证其抗水损与耐磨耗性能,通过劈裂试验与高温车辙试验验证其抗裂与抗剪性能.结果表明,复合改性乳化沥...     

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.     

基于路用性能的沥青混合料体积设计方法

科学的沥青混合料设计方法离不开精确的基础数据。在进行了集料有效密度测量研究和粗集料间隙率试验探索等系列试验研究的基础上,提出了一种简便的沥青混合料设计方法。这种方法是基于沥青混合料路用性能的体积配比设计计算方法,经室内路用性能试验验证,用本方法设计的沥青混合料具有优良的抗滑性能、防水性能、抗车辙能力。     

玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能

为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电镜（SEM）对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明：利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验得知混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。     

路用沥青混合料中矿粉亚甲蓝试验

应用相关性检验分析沥青混合料中矿粉的性能控制指标,研究了国内外亚甲蓝试验操作方法,测试不同类型矿粉的亚甲蓝值以及胶浆性能,分析了矿粉亚甲蓝值与沥青胶浆性能的相关性。发现搅拌速度、测试温度等因素对亚甲蓝试验结果有明显影响,并根据试验结果修正了规范(JTGE42-2005)的细集料亚甲蓝试验。结果表明:矿粉类型对胶浆性能具有显著作用;而矿粉亚甲蓝值与胶浆低温性能具有密切联系,可以作为矿粉的低温性能控制指标。     

基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法

级配碎石的主要缺陷是易产生较大的塑性变形。在分析现行级配组成设计方法的基础上,根据连续密级配碎石的加州承载比(CBR)试验和利用研制的柔性材料剪切性能测试仪进行的剪切性能试验结果,对基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法进行了研究。结果表明:以CBR值和剪切强度为组成设计的性能控制参数,CBR值应不小于180%,剪切强度应大于0.52 MPa;以最大粒径、泰波(Taibol)级配指数n值和基于双指标控制的关键筛孔及其通过率合理变化范围作为级配控制参数,最大粒径宜为31.5 mm,要求不高时可以放宽到37.5 mm;n值控制在0.45~0.50之间,以0.50为宜;4.75、2.36、0.60、0.075 mm筛孔应作为关键筛孔予以控制;通过率应在基于双指标控制的合理变化范围内。由此提出了基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法,通过试验路应用表明,该设计方法可以有效控制级配碎石的塑性变形。