大空隙排水沥青混合料试验研究

采用大空隙排水沥青混合料改善目前沥青路面面层性能,分别就混合料的组成成分和外加剂用量进行室内试验,确定混合料集配、沥青最佳用量和外加剂用量。通过试验验证了其优良的排水性能,对大空隙排水沥青混合料的现实应用具有指导意义。     

排水沥青路面空隙空间信息获取方法

为了获取路面空隙的空间信息和评价空隙在沥青混合料中的作用,基于沥青混合料的非均质、多相和多层次特征及其空隙的不规则、无序状态,通过对空隙率、空隙形貌、空隙直径、比表面积和空隙级配等参数的空间分布性状进行分析,发现空隙直径可以与渗透模型直接建立关系;通过对统计学方法、拓扑学方法、分形几何方法、重正化群方法和谱密度方法等数学方法的基本思想、应用范围及其局限性的比较分析,发现可以用分维数的大小来精确表达空隙的空间分布状态;通过对压汞法、气体吸附法、X射线层析摄像法、小角度X射线散射法和光学法等试验方法的设备原理、适应条件和结果精度进行对比研究,发现压汞法中由汞的压力曲线可得到一定空隙直径范围内的累计空隙体积;X射线层析摄像得到的无损图像经增强、分割和提取后可定量计算空间空隙的分布函数。实例分析结果表明,空隙直径是空间空隙的有效表征参数,分形几何方法和X射线层析摄像技术能定量地研究空隙的空间模型。     

沥青混合料空隙的分形特性

沥青混合料作为一种非均质、多相和多层次的复合材料,空隙处于不规则、无序状态.其宏观行为所表现的不规则性、不确定性、模糊性、非线性等特征正是其微观结构复杂性的反映.但传统采用的基于欧几里得几何的简化分析方法不能很好地表征沥青混合料复杂微观结构的实际情况,为此尝试采用分形理论对其微观结构特性进行分析,并探讨了沥青混合料集料级配分维、空隙率以及空隙体积分维.     

空隙特征对OGFC沥青混合料路用性能的影响

为了进一步探究空隙特征对OGFC沥青混合料路用性能的影响,研究采用MATLAB数字图像处理技术,获取了功能性沥青混合料（OGFC-13,OGFC-16）试件断面的细观图像,同时本研究对OGFC沥青混合料进行了力学性能试验与排水性能试验。研究结果表明：OGFC-13的总空隙数量以及空隙面积在10mm2以上的空隙数量均多于OGFC-16,而后者的连通空隙多于前者;OGFC-16的排水性能好于OGFC-13,但易遭受水损害;OGFC-13的低温性能和水稳定好于OGFC-16,而高温性能则相反;通过空隙形态图像可以更加明显看出,OGFC-13中的空隙被细集料堵塞,而OGFC-16的空隙堵塞程度明显较低,这就使得OGFC-16具有更好的排水性能和较差的低温性能和水稳定性。     

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.     

排水性沥青混合料体积参数特性

在贝雷法基础上,采用"预留空隙率"设计排水性沥青混合料的级配;通过调整"预留空隙率"、"粗集料体积之比"和"设计密度"3个参数,利用统计方法,研究了3个参数与排水性沥青混合料体积参数之间的关系;并采用粗集料骨架间障率(VCAratio)来评价排水性沥青混合料的骨架紧密程度。结果表明,贝雷法设计参数中预留空隙率和设计密度变化对排水性沥青混合料的体积参数有显著影响,而粗集料体积之比对其无显著影响;粗集料体积之比和设计密度对混合料骨架影响较大,预留空隙率对混合料骨架影响较小。     

排水沥青路面空隙变化下的动力响应分析

分析排水沥青路面在渗流和动荷载联合作用下的动力响应过程,提高排水路面行车安全.通过设计物理实验获取沥青混合料参数,建立排水沥青路面数值分析模型,分析路面内部空隙变化下的排水沥青路面超孔隙水压力和特征应力的时程变化情况,并与普通密级配沥青混凝土路面进行对比.结果表明：在行车荷载作用下,排水沥青路面内出现超孔隙水压力的正、负交替变化,在面层与基层交界面处最为严重,排水面层和防水层渗透性的差别会导致局部超孔隙水压力突变.排水沥青路面排水面层内的超孔隙水压力远小于密级配沥青混凝土面层和其他结构层,排水面层中竖向应力较密级配沥青面层大,且超孔隙水压力的消散速度更快.     

基于工业CT技术的沥青混合料内部空隙分布特性

采用高精度工业CT获取大量断层图像,首先对重建后的三维空隙各体积参数进行研究,统计各空隙的测量值,掌握其分布特性;对不同成型方法、路面不同层位取芯试件中的面空隙沿深度方向的分布情况进行研究。研究结果表明:对马歇尔成型的试件,其面空隙率沿试件深度方向不断变化;对旋转压实成型的试件,在30～105 mm高度范围内其面空隙率分布较均匀;上、中、下面层取芯的试件,三者的面空隙率变化趋势基本相同,面空隙率最大值都出现在试件上部。     

基于细微观试验的水泥乳化沥青混合料空隙特征

水泥乳化沥青混合料中的水泥和乳化沥青会发生相互作用,因而其空隙结构较普通热拌沥青混合料复杂.采用X射线断层扫描技术(CT)研究乳化沥青用量和水泥用量对混合料中细观空隙分布和空隙特征的影响,基于扫描电镜(SEM)进一步研究混合料中微观尺度的空隙结构.结果表明,随着乳化沥青用量的增大,混合料内部空隙尺寸有所减小,试件水平断面上的空隙总面积和平均单个空隙面积减小;水泥用量超过3％时,混合料的CT可视空隙率明显增大,且空隙中的大尺寸空隙比例增高;由于乳化沥青及水泥材料的相互作用,水泥乳化沥青混合料的内部空隙结构比传统热拌沥青混合料疏松.     

排水性沥青混合料强度影响因素分析

为了提高排水性沥青混合料的强度,采用马歇尔稳定度评价了6.7mm筛孔通过率、空隙率、纤维添加剂以及胶结料对排水性沥青混合料强度的影响,并采用劈裂强度和抗压强度进一步评价胶结料类型和目标空隙率对其强度的影响.研究表明,沥青的各指标中复数粘度η*与排水性沥青混合料60℃马歇尔稳定度有很好的相关性,沥青粘韧性与排水性沥青混合料的抗压强度和劈裂强度有很好的相关性,降低排水性沥青混合料的目标空隙率可以明显提高其强度性能,纤维添加剂及6.7mm筛孔通过率对排水性沥青混合料的强度影响很小.     

空隙特征对开级配沥青混合料路用性能的影响

为了进一步探究空隙特征对开级配沥青混合料(open-graded friction course)路用性能的影响,研究采用MATLAB数字图像处理技术,获取了功能性沥青混合料(OGFC-13、OGFC-16)试件断面的细观图像,同时对OGFC沥青混合料进行了力学性能试验与排水性能试验。研究结果表明:OGFC-13的总空隙数量以及空隙面积在10 mm2以上的空隙数量均多于OGFC-16,而后者的连通空隙多于前者; OGFC-16的排水性能好于OGFC-13,但易遭受水损害; OGFC-13的低温性能和水稳定好于OGFC-16,而高温性能则相反;通过空隙形态图像可以更加明显看出,OGFC-13中的空隙被细集料堵塞,而OGFC-16的空隙堵塞程度明显较低,这就使得OGFC-16具有更好的排水性能和较差的低温性能和水稳定性。     

沥青指标对排水性沥青混合料性能的影响

为了分析沥青指标对排水性沥青混合料路用性能的影响,采用4种有代表性的改性沥青作为排水性沥青混合料的胶结料成型排水性混合料试件进行耐久性、强度性能、高温稳定性以及表面功能特性研究,并将试验结果与沥青指标进行对比分析.研究结果表明:60℃绝对粘度越大,排水性沥青混合料的抗老化性能及高温稳定性越好;复数剪切粘度越大,排水性沥青混合料马歇尔稳定度越大;粘韧性越大,排水性沥青混合料的劈裂强度和抗压强度越高;胶结料类型对排水性沥青混合料表面功能特性影响较小.60℃绝对粘度、复数剪切粘度及粘韧性应该作为排水性沥青混合料胶结料选择的关键指标.     

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 .     

排水性沥青混凝土路面的施工技术要点及其在道路施工中的应用

以某排水性沥青混凝土路面建筑工程为例,概述了工程实况;以道路施工中排水性沥青混凝土路面作业材料,包括粗集料、细集料、矿粉、沥青四种材料,选取工作为重点展开分析;围绕材料的最佳配比进行了研究,主要包括生产和目标两项设计内容,并就设计进行了配比情况可行性验证.针对施工中混合料运输、拌合、摊铺、路面碾压、接缝处理五项施工技术...     

基于CT扫描技术的不同压实度下沥青混合料细观空隙特性研究

【目的】深入了解压实不足对沥青混合料内部空隙细观结构的影响。【方法】以SMA-13试件为对象,通过调整压实次数制备不同压实度的试件。采用计算机断层扫描和图像识别技术精确识别空隙,探究不同压实度下的沥青混合料空隙细观结构特性,包括空隙数量、体积、主轴方向角和配位数。【结果】在沥青混合料成型过程中,受到外部击实功的影响,内部空隙的主轴方向逐渐趋向于稳定状态。此外,随着压实次数的增加,沥青混合料内的大部分空隙逐渐减小,但也存在一些相邻的开口空隙在逐渐结合后形成更大的开口空隙。最终,随着压实程度的提高,空隙的平均配位数减小,导致空隙连通性下降,整体空隙网络的复杂度逐渐减小。【结论】本研究旨在更好地理解不同压实度下沥青混合料空隙结构的细观差异,为沥青混合料的设计、评价和维护提供更为科学的依据。     

排水性沥青混合料热老化性能

为了研究排水性沥青混合料的热老化性能,首先研究了沥青混合料的热老化机理,然后通过对比分析确定了排水性沥青混合料的短期和长期热老化试验方法,最后对3种不同空隙率的排水性沥青混合料,分别研究了热老化对其高温稳定性、低温抗变形能力和抗水损害性能的影响规律。研究结果表明:热老化使结合料变脆,劲度模量变大,沥青混合料的动稳定度变大;相同热老化时间,随空隙率的增大,动稳定度增大,空隙率高的排水性沥青混合料低温抗弯拉破坏和抗收缩应力的能力越低;在同一空隙率下,排水性沥青混合料的最大弯拉强度和最大弯拉应变在老化后均减小;经过热老化处理后,排水性沥青混合料的抗水损害性能有所提高;在热老化时间相同条件下,空隙率越大,其抗水损害的能力就越差。     

环氧沥青混合料路用性能及机理研究

对环氧沥青混合料的空隙率测定方法、马歇尔稳定度增长规律、抗裂、抗滑等关键性能及机制进行了试验研究。结果表明：环氧沥青混合料的沥青吸收系数大于1,用饱水率计算空隙率更为合理;较粗的级配会降低初期马歇尔稳定度,较小的气温日较差和一定时长的日照有利于稳定度增长;已固化颗粒的物理填充不能提高稳定度,混合料的高强度源于环氧树脂与沥青混溶后的共同固化。应依据不同的固化特性制定有针对性的水稳定性检验方案,固化度不足时残留稳定度会大于100%。环氧沥青混合料低温劈裂强度和韧性较高,劈裂应变较小,劈裂强度是表征抗裂性能的最佳指标,空隙率和容留时间的增加会降低抗裂性能;粗集料断裂增加环氧沥青混合料的脆性,砂浆含量的增加有益于韧性,两者协同影响抗裂能力。不同配合比的构造深度差异很小,级配越细、沥青砂浆越粗糙、固化度越低时摆值越大。路面磨损会使构造深度进一步减小,但摆值增加。     

高速公路沥青混凝土路面结构的排水设计

结合沥青混凝土路面施工过程中所取得的经验,从路线设计、沥青混合料设计等方面对沥青混凝土路面结构排水、防水等提出了一些具体措施,以期提高沥青混凝土路面的耐久性。