沥青玛蹄脂碎石混合料的系统设计和施工工艺

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）设计的关键因素：最大公称粒径、集料级配、沥青结合料以及一些重要的体积参数．同时研究了集料级配、沥青用量两因素变化对SMA混合料高温稳定性的影响．最后对SMA生产和施工关键工艺进行分析和探讨．     

基于Drucker-Prager模型的沥青混合料细观尺度蠕变特性分析

长期行车荷载作用条件下沥青混合料具有典型的蠕变特性,然而宏观的室内性能评价试验难以表征细观结构对混合料蠕变性能的影响规律。本文基于粉胶比控制原理计算出最大公称粒径为1.18 mm的沥青砂浆级配,并通过回弹模量及静压单轴蠕变试验获得沥青砂浆相粘弹特性;基于数字图像处理技术建立考虑砂浆与粗集料二组分的沥青混合料细观结构模型,通过非线性拟合获取Drucker-Prager模型蠕变性能参数;利用有限元方法完成荷载作用条件下的模型蠕变分析。计算结果表明:模型结果在误差允许范围内可以表征材料的蠕变变形趋势,细观骨架结构、粗集料粒径尺寸及朝向的合理组合能提高沥青混合料承受长期行车荷载作用的能力。     

基于常水头渗透试验的PAC排水和抗堵塞能力

为研究多空隙沥青路面的排水堵塞行为特性,通过自制常水头渗透测试装置,模拟多空隙沥青混合料(PAC)的循环堵塞试验,选用具有一定级配的细集料作为堵塞剂,测试其渗透系数.研究空隙率、最大公称粒径、级配类型等变化对PAC的排水及抗堵塞能力的影响规律.结果表明:PAC空隙率越大,其排水能力越强,抗堵塞的能力也越强;PAC的最大粒径变化对其排水能力没有明显的影响,但最大公称粒径较大的PAC试件抗堵塞的效果更好;与细型级配相比,粗型级配PAC的排水及抗堵塞能力更强;多孔沥青混合料PAC-13发生堵塞的位置集中在试件最上部的40 mm内,粒径为0.15~2.36 mm的颗粒则是造成混合料空隙堵塞的关键.     

室内成型的沥青混合料粗集料排布的研究

为了定量地评价粗集料排布在室内沥青混合料成型过程中的变化规律,利用数字图像处理技术,提出一种评价沥青混合料粗集料排布的合成质心矩方法.选取常用AC20,SMA20型沥青混合料,以控制两种混合料旋转压实次数为条件制成成型试件,横向切割获取截面采集图像进行参数提取.分别计算二维累计筛余粗集料和二维分计筛余粗集料的合成质心矩.结果表明两种不同类型的沥青混合料粗集料合成质心矩随压实次数增加发生不同的变化,SMA20压实60次排布性已达到较好水平.     

沥青混合料水稳定性分析

根据沥青混合料的强度形成原理和破坏机理以及沥青混合料与水相互作用机理，着重从集料性质、沥青性质、混合料类型、集料粒径和面层压实层厚度等方面分析了影响沥青混合料水稳定性的因素，提出了应在集料选择、沥青选择、沥青混合料设计、加热与拌和、碾压工艺、环境等方面采取措施来改善沥青混合料的水稳定性。     

矿料级配对沥青路面低温抗裂性的影响

低温抗裂性是沥青路面的重要性质之一.良好的低温抗裂性可以保证路面的使用寿命以及路基的稳定性.沥青混合料的低温抗裂性有很多影响因素,主要阐述矿料级配对沥青混合料低温抗裂性的影响.通过对比相同沥青用量下,AC-5、AC-10、AC-13三种类型的沥青混合料低温抗裂性质的差异,确定矿料级配类型以及最大公称粒径对低温抗裂性的影响.     

基于SCB试验的玄武岩纤维混合料抗裂性能

基于半圆弯拉试验,采用断裂能量、柔性指数等指标来评价玄武岩纤维对沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明：对于不同沥青种类混合料,玄武岩纤维对SBS改性沥青混合料抗裂缝扩展性能的增强略优于基质沥青混合料的,但抗裂缝发展速度得到大幅提升;对于不同最大公称粒径混合料,玄武岩纤维对细粒径混合料的抗裂缝扩展性能的增强效应优于粗粒径混合料的,而玄武岩纤维对细粒径混合料的抗裂缝发展速度的增强效应不如粗粒径沥青混合料的;对于不同集配的混合料,玄武岩纤维对连续级配的沥青混合料的抗裂缝扩展性能和抗裂缝开展速度的增强效应均优于间断型级配的沥青混合料的。总体而言,玄武岩纤维可以较大幅度地提高沥青混合料的抗开裂能力,并降低开裂时裂缝发展速度。     

基于离散元法离析对混合料骨架结构特征影响

为从细观角度探究级配离析对沥青混合料内部骨架结构构成和受力特征的影响,基于离散元法建立二维混合料骨架模型,对不同离析状态的混合料骨架结构基本构成、受力特征等方面进行了研究和对比。结果表明:(1)提出了根据集料的级配生成二维离散元数字试件的方法;(2)一定粒径以上粗集料相互接触形成网络结构,构成了混合料内部基本骨架,而细集料主要起填充作用,级配离析将影响基本骨架的构成;(3)混合料中细集料的增多会降低矿料间隙率;(4)随着级配由粗到细,集料间接触点的数量急剧增加,集料间的平均接触力和最大接触力都逐渐减小,因而,当混合料发生粗集料离析时,在行车荷载作用下,混合料中粗骨料更易被压碎;(5)以粒径在2. 36 mm以上集料构成的骨架结构对抵抗压缩荷载的贡献率达70%以上,级配离析将影响不同粒径集料对抵抗荷载的贡献率,随着级配由粗到细,较粗集料贡献率下降,较细集料贡献率上升,各档集料的贡献率趋于均衡。     

基于矿料级配的沥青路面低温抗裂性优化

低温抗裂性是沥青路面的重要性质之一,良好的低温抗裂性可以保证路面的使用寿命以及路基的稳定性.文章采用目前国内常用的沥青混合料级配设计方法,以低温线收缩性为衡量标准,通过对比相同沥青用量下,AC-5、AC-10、AC-13 3种类型的沥青混合料低温抗裂性能的差异,确定具有最佳低温抗裂性的矿料级配类型以及最大公称粒径.     

南方景区道路抗滑沥青路面路用性能试验

为了改善景区道路的安全性和抗滑性,分析了级配的类型和集料的种类对沥青混合料各项性能的影响,特别是对沥青混合料的抗滑性能的影响。结果表明,采用中粒式沥青混合料适合于高温地区道路的高温稳定性要求;采用空隙率小于5%的密实混合料级配适合于湿润多雨气候条件下的沥青路面水稳性的要求。为了改善陡坡路段沥青路面抗滑性能,级配中应该增加粒径大于4.75 mm的粗集料的含量。     

基于图像的AC20型混合料集料接触分布变异性

为量化集料之间的接触关系,提出了一种基于数字图像的沥青混合料集料接触分析方法,以AC20型沥青混合料为例,对72个车辙板试件切片图像进行处理,得到每个切片上集料接触数量及集料特征;通过统计分析,得到AC20型沥青混合料接触对总体分布规律,各档集料的接触对分布规律及单颗集料接触数分布规律;并分析了大于2.36 mm集料含量C>2.36,集料级配的细度指数FI和离析指数SI对样本接触对数量变异性的影响规律及这三个指标的内在联系.通过对AC20型沥青混合料接触状况的量化分析,可将接触特征作为混合料级配设计的参考因素,指导级配设计.     

沥青混合料细观结构指标的研究

采用数字图像处理方法,对沥青混合料取芯试件图像进行处理和分析,建立一套分析沥青混合料细观组成结构的指标,包括孔洞分布参数,集料与胶浆分布参数,以及主轴角度分布参数。选取4种沥青混合料级配进行研究,结果表明各细观结构指标能够定量评价不同级配和压实方法的沥青混合料之间的结构差异。     

沥青混合料压实过程中粗集料的堆移行为及影响因素

为了研究间断级配沥青混合料压实过程中粗集料的堆移行为,采用3D打印技术制备基于真实集料形态的“追踪集料”,将旋转压实试验(SGC)和X-ray CT无损扫描技术相结合,对植入“追踪集料”的SMA-13间断级配沥青混合料的不同压实阶段分别扫描,并利用IPP(Image-pro premier )软件和MATLAB软件对扫描结果进行处理,从而对压实过程中粗集料的堆移行为进行定量研究。结果表明,在沥青混合料中植入3D打印集料不会对其原有级配和力学性能造成明显影响,适合作为一种“追踪集料”进行沥青混合料中的集料堆移行为研究;粗集料颗粒在旋转压实过程中,在外力作用下产生滚动、堆移,处于中上层的粗集料倾向于发生竖直向下堆移,而处于中下层的颗粒倾向于发生水平向的堆移和空间转动;对于间断级配沥青混合料SMA-13而言,沥青用量对集料水平面内的位移量有显著的影响。沥青用量和压实温度对集料空间转动角均有显著的影响,但沥青用量的影响更大一些。     

高性能沥青路面混合料初始沥青用量的预估

对美国高性能沥青路面(Superpave)混合料体积设计规范中初始沥青用量的预估方法进行分析后发现：根据其在我国工程实践中计算得到的混合料初始沥青用量与试验得到的最佳沥青用量仍有一定误差．通过对Superpave不同最大公称粒径级配Sup-25，Sup-19，Sup-16和Sup-12．5试验数据的分析，对规范中预估公式中的系数提出了修正，并从矿料间隙率(VMA)的定义出发，考虑不同最大公称粒径对VMA的不同要求，提出了一种新的Superpave混合料初始沥青用量的预估方法和公式．     

基于图像处理的再生沥青混合料体视学分析

针对目前再生沥青混合料新旧集料混合不均而造成混合料性质不稳定的现象,文中提出采用化学染色法区别新旧集料、对比分析多种阈值的分割方法。通过图像方法分析再生沥青混合料的不同体积组成,在此基础上提出基于Laplace的数字图像分割处理方法,结合体视学分析,实现三维实体转换二维数字图像,从而进行再生沥青混合料的级配设计。结果表明,化学染色法结合Laplace图像分割处理方法可以还原初始图像中的不清晰细节,增强图像整体对比度;通过体视学分析提出合适的骨料修正系数,有效分析再生混合料的级配组成,为完善再生沥青混合料设计提供参考。     

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.     

粗细级配混合料抗永久变形能力评估

通过沥青路面分析仪 (APA)车辙试验 ,探讨精细级配沥青混合料的抗永久变形能力 ,并从沥青混合料体积结构与沥青膜厚度的角度对试验结果进行分析 .试验与分析结果表明 ,对于悬浮密实型结构的沥青混合料 ,粗集料空隙率与粗集料级配和混合料抗永久变形能力之间没有必然联系 ;细集料空隙率与细集料级配密切相关 ,影响混合料的设计沥青用量 ,从而对混合料抗永久变形能力产生显著影响 ;沥青膜厚度是影响混合料抗永久变形能力的主要因素 ,在超载作用条件下 ,沥青膜厚度和细集料空隙率对沥青混合料抗永久变形能力的影响尤为显著     

沥青混合料集料分形和性状相关性研究

利用分形理论对沥青混合料集料进行研究，推导出集料粒径、集料级配均具有分形的性质．对由同样材料组成的四种沥青混合料SMA-13，OGFC-13，SUPER-13，AK-13A进行研究，发现集料粒径分布分维数值与集料粒径分布相关性很好．对沥青玛蹄脂碎石混合料进行试验研究，得出粒径分布分维数值与马歇尔稳定度、矿料间隙率、孔隙率、沥青饱和度、劈裂强度、水稳定性等同样具有较好的相关性．因此，将分形理论用于沥青混合料的研究是非常重要的．     

沥青混合料级配集料的分形特性

基于分形理论,对沥青混合料级配集料的分形特性进行了研究,探讨了集料颗粒、集料粒径分布、集料质量级配以及集料体积的分维等.研究结果表明:分维值可以用来定量地描述沥青混合料中集料的复杂外观结构,在双对数坐标下集料颗粒周长与面积呈现线性关系,相同集料(同料源)不同级配的集料颗粒具有近似相同的分维,相同集料不同截面具有相同的分维,不同集料(不同料源)表现出不同的分维;分维值也可以用来定量地描述沥青混合料中集料粒径分布、集料质量分布、集料体积分布以及集料的空隙率等,集料质量级配分维值越大,其级配就越粗.     

不同级配对沥青混合料车辙性能的影响

通过车辙试验研究了不同公称尺寸集料级配、不同设计方法、不同荷载压力以及不同压实厚度对沥青混合料车辙性能的影响。结果表明,对于不同级配通过旋转压实试验(SGC)确定的最佳沥青用量要比马歇尔试验小0.2%～0.5%;公称尺寸大的级配比公称尺寸小的级配有好的抗车辙能力;采用SGC法设计的沥青混合料的抗车辙能力要优于采用马歇尔法的;随着荷载压力的增加,沥青混合料的抗车辙能力下降;分层压实后沥青混合料的抗车辙能力显著提高。