不同压实方法成型SMA-13疲劳性能研究

为了研究不同成型方法对沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)疲劳性能的影响,采用垂直振动压实法(VVCM)、标准马歇尔(Marshall)法和Superpave旋转压实(SGC)法制备SMA-13。通过间接拉伸疲劳试验评价混合料的疲劳性能,应用威布尔分布建立疲劳方程。研究表明：不同方法设计的SMA-13疲劳性能均服从双参数威布尔分布,采用不同方法设计SMA-13疲劳方程可以准确预估其疲劳寿命;压实方法对SMA-13疲劳性能影响显著,在应力水平为0.45且失效概率为5时,VVCM设计的SMA-13疲劳寿命较Marshall法提高了33%,较SGC法提高了9%。     

考虑均匀性的SMA混合料最佳沥青用量确定方法

为更为准确地确定SMA混合料最佳沥青用量,利用CT技术识别SMA混合料各组分内部结构特征,分析SMA混合料的马歇尔设计方法中主要体积参数与其内部结构各组分特征的关系,考虑混合料内部结构均匀性,建立SMA混合料最佳沥青用量确定方法,并选用3种混合料类型(SMA-13、SMA-16和SMA-20)对该方法的有效性进行验证.结果表明,基于CT技术获取不同沥青用量条件下的SMA混合料空隙率可以较好地表征通过密度试验所得SMA混合料空隙率,并以此分析计算得到的间隙率和饱和度与马歇尔体积设计方法中的差值平均值分别为0.35%和1.45%;采用建立的最佳沥青用量确定方法与根据现行马歇尔设计方法分析得到的SMA-13、SMA-16和SMA-20三种混合料最佳沥青用量差值分别为0.08%、0.18%和0.15%,表明了该方法的有效性.     

废胶粉/SBS复合改性沥青混合料CR/SHMA-13的级配研究

为了获得适用于废胶粉/SBS复合改性沥青混合料CR/SHMA-13的级配范围,以粗集料骨架间隙率及骨架强度为评价指标,通过粗集料逐级填充试验,确定了主骨架间粗集料各级粒径的最佳比例.采用体积设计法确定粗细集料占比,然后采用正交试验对CR/SHMA-13混合料的级配进行优化,根据极差分析结果推荐出适用于CR/SHMA-13混合料的级配范围.结果 表明:与AC-13,SMA-13混合料相比,CR/SHMA-13混合料的路用性能与SMA-13混合料的相当,但比传统AC-13混合料的要好.     

不同钢渣掺量的沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能

钢渣作为炼钢产物之一,在我国利用率较低,本研究将钢渣掺入到沥青玛蹄脂碎石混合料中,可提高路用性能又能减轻对天然石料的开采力度。为了确定SMA-13沥青混合料的最佳钢渣掺量,采用等体积法将陈化钢渣替换石灰岩粗集料,制备了5种钢渣掺量的SMA-13沥青混合料,确定了各钢渣掺量的级配组成及最佳沥青用量,通过高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、体积膨胀性等路用性能验证,分析得出最佳钢渣掺量。结果表明：随着钢渣的掺入,混合料的高温稳定性和水稳定性均有增加,超过75%钢渣掺量时开始下降;沥青混合料的低温抗裂性和体积安定性随着钢渣掺入量的增加而下降,但都满足规范要求;钢渣的掺入可以提高混合料的动态模量;通过对以上性能分析,建议SMA-13沥青混合料的钢渣最佳掺量为75%,为将来钢渣在道路工程中更广泛的应用提供参考。     

超薄罩面层SMA-5沥青混合料的设计

介绍了采用体积填充法进行碎石混合料SMA-5的配合比设计的全过程。提出了主骨料空隙体积填充法设计SMA沥青混合料的修正公式，并对SMA-5沥青混合料的各项性能进行了试验研究．结果表明，SMA-5沥青混合料具有良好的路用性能和表面功能，可作为沥青路面预防性养护的超薄罩面层．SMA-5沥青混合料层较薄，可以加快施工进度，节省工程造价．     

就地热再生沥青混合料的动态力学特性

为探究就地热再生沥青混合料动态力学特性,采用动态剪切流变试验和弯曲流变试验确定了再生剂最佳掺量,并对就地热再生混合料（RAC-13）及SBS改性沥青混合料（AC-13、SMA-13）在4种温度及6种频率下进行单轴压缩动态模量试验,同时结合时温等效原理和CAM模型构建了沥青混合料动态模量与相位角主曲线并分析了其力学性能。结果表明:就地热再生沥青混合料动态模量随频率增加（或温度降低）而增大,相位角随频率增加（或温度降低）先升高后降低。在标准设计条件（20℃、10Hz）下,就地热再生沥青混合料动态模量分别是AC-13、SMA-13的1.6、1.1倍,其具有优异的抗高温抗变形能力且低温抗裂性与SMA-13相当。CAM模型可以拟合得到就地热再生沥青混合料动态模量与相位角在宽频范围内的发展规律,为就地热再生沥青路面结构计算提供参考。     

延庆崇礼高速公路沥青混合料低温性能研究

为了合理推荐延庆崇礼高速公路路面面层低温性能优越的沥青混合料,首先选取三种沥青混合料（SMA-13、SUP-13、AC-13）,在同一SBS改性沥青条件下,通过室内试验方法研究了三种沥青混合料的低温开裂性能,然后基于以上所得低温性能优越沥青混合料,替换SBS改性沥青为环氧沥青,研究其低温性能变化。结果表明：延庆崇礼高速公路沥青路面面层在抵抗低温影响方面宜采用SMA-13沥青混合料,如果经济允许最好采用SMA-13环氧沥青混合料;且对于常年冬季平均最低温度低于-5℃的地区,都宜选用SMA-13沥青混合料作为沥青路面面层;而对于常年冬季平均温度高于15℃的地区,宜选用AC-13沥青混合料作为沥青路面面层。     

橡塑合金改性沥青混合料路用性能研究

为了研究橡塑合金改性沥青混合料的路用性能,采用精密开炼机将废轮胎胶粉和废塑料制备成橡塑合金,对基质沥青及混合料进行改性,采用正交试验确定AC-13型、SMA-13型橡塑合金改性沥青混合料的成型参数,通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和小梁弯曲试验,对橡塑合金改性沥青混合料和废轮胎胶粉改性沥青混合料的路用性能进行对比研究。结果表明,AC-13型橡塑合金改性沥青混合料的成型参数分别为油石比4.8%、拌和温度180℃、击实温度165℃;SMA-13型橡塑合金改性沥青混合料的成型参数分别为油石比6.1%、拌和温度185℃、击实温度170℃,与废轮胎胶粉改性沥青混合料相比,橡塑合金改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性更好,但低温抗裂性较差。     

矿物纤维对SMA混合料性能影响的试验研究

通过在SMA-13混合料中加入掺量分别为0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%的矿物纤维,研究矿物纤维对SMA-13混合料路用性能的影响,并寻求最佳纤维掺量.试验结果表明,矿物纤维对SMA-13混合料的马歇尔稳定性、水稳定性和高温稳定性均有明显的改善作用;随着矿物纤维掺量的增加,SMA-13混合料的最佳油石比、马歇尔稳定度、浸水残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比和动稳定度均呈先增大后减小的趋势.综合考虑矿物纤维掺量对SMA-13混合料各项路用性能的影响,建议最佳掺量取0.45%.     

延庆崇礼高速公路沥青混合料低温性能试验研究

为了合理推荐延庆崇礼高速公路路面面层低温性能优越的沥青混合料,首先选取3种沥青混合料:沥青玛蹄脂碎石-13(stone mastic asphalt-13,SMA-13)、密级配沥青混合料-13(asphalt concrete-13,AC-13)、连续级配沥青混合料-13(superpave-13,SUP-13),在同一苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性沥青条件下,通过室内试验的方法研究3种沥青混合料的低温开裂性能,然后基于以上所得低温性能优越沥青混合料,替换SBS改性沥青为环氧沥青,研究其低温性能变化。结果表明:延庆崇礼高速公路沥青路面面层在抵抗低温影响方面宜采用SMA-13沥青混合料,如果经济允许最好采用SMA-13环氧沥青混合料;且对于常年冬季平均最低温度低于-5℃的地区,都宜选用SMA-13沥青混合料作为沥青路面面层;而对于常年冬季平均温度高于15℃的地区,宜选用AC-13沥青混合料作为沥青路面面层。     

基于矿料间隙率的SMA混合料设计新法

根据沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)中集料、沥青、空隙率与矿料间隙率(VMA)之间的体积关系,推导了VMA与沥青用量之间的关系;论证了VMA对SMA混合料级配的影响;讨论了VMA与级配之间的关系.由此得出了基于VMA的SMA混合料设计新方法:首先根据技术要求确定VMA的大小,从而得出最佳沥青用量,并可缩小SMA的级配范围,最后在此范围内,采用确定的最佳沥青用量试配3个级配,空隙率最接近目标空隙率的级配即为最佳级配.通过具体混合料设计实例,证明SMA混合料设计新法比常规方法简便、快速、准确、可靠.     

温度对胶粉改性沥青混合料体积参数的影响

对比胶粉改性沥青与SBS改性沥青,采用AC-13C,SMA-13及断级配AR-AC13三种混合料在120~200℃范围内击实,以此涵盖道路施工实际压实温度,模拟路面压实性能.研究结果表明,温度对胶粉改性沥青混合料的体积参数有较大影响,在160~180℃温度区间内,改性沥青混合料的空隙率、VMA与VFA对温度不敏感,提高拌和温度对改善压实质量无实质意义;当温度降至160℃以下时,VMA迅速升高,VFA迅速降低,空隙率也呈现出"直线"的增大趋势,在此阶段提高拌合温度可在一定程度上改善压实质量.     

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。     

橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素研究

参考美国国家公路与运输协会(AASHTO)标准TP8要求,根据中国沥青混合料的成型现状,采用材料试验机(material test system,MTS)控制加载,选择改进的三分点加载小梁弯曲疲劳试验对橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素进行了研究.研究表明:橡胶沥青油石质量比在7.5%～9.0%时,橡胶沥青混合料的疲劳寿命随沥青掺量的增加而增大;在正常的空隙率范围内,随着空隙率的减小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命逐渐增加,但饱和度太高,对混合料的疲劳性能不利;胶粉掺量在19%时的疲劳性能最好.对各影响因素进行关联度分析表明,空隙率对橡胶沥青混合料的疲劳性能影响最为显著,沥青饱和度、油石质量比和胶粉掺量对疲劳性能也有较大影响.     

空隙率对SMA水稳定性的影响

为了深入研究空隙率对沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)混合料水稳定性的影响,通过改变击实次数,成型不同空隙率的马歇尔试件,利用饱水试验和水稳定性试验,分析了饱水率与空隙率之间的关系和空隙率对SMA混合料水稳定性的影响.结果表明,随着空隙率的增大,SMA混合料的的水稳定性逐渐降低,并且前期下降趋势较为缓慢,后期较为迅速.另外...     

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．     

冻融循环作用下泡沫和乳化沥青冷再生混合料损伤特性与细观机理

为了揭示冻融循环作用下泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律,设计了冻融循环试验方案,基于劈裂强试验、无侧限抗压强度试验、贯入剪切试验研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料力学性能的劣化影响,以工业CT无损检测技术为研究平台,研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料微细观空隙级配、空隙直径的影响规律。结果表明,冻融循环作用显著降低了泡沫/乳化沥青冷再生混合料的力学性能,总体上,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料表现出了基本相同的力学性能,乳化沥青比泡沫沥青冷再生混合料有更好的抗损害性能。随着冻融循环次数增加,泡沫/乳化沥青冷再生混合料的平均空隙直径和最大空隙直径增大,大空隙数目增加,小空隙比例和空隙数目减小,随着平均空隙直径增大,泡沫/乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、贯入剪切强度均呈指数函数关系减小。冻融循环作用下,泡沫/乳化沥青冷再生混合料内部微空隙数目减少、平均空隙直径增大是其力学性能衰减的主要原因之一。     

贝雷法参数CA比对沥青混合料性能的影响

通过贝雷法选择5种不同CA比的沥青混合料级配，对其进行马歇尔试验、粗集料松装空隙率试验、车辙试验和旋转压实试验，分析了CA比对沥青混合料各项性能的影响。结果表明：CA比对沥青混舍料的空隙率、矿料间隙率、粗集料骨架的形成、抗车辙性能和压实性能具有显著影响；CA比在0．4～0．6之间的沥青混合料具有较好的稳定性；CA比同沥青混合料中整个集料骨架的形成之间并无较好的规律性关系。     

细粒式SMA薄层罩面的击实影响因素

参考规范中SMA的级配范围进行不同的细粒式SMA的级配设计,分别进行马歇尔试验.通过对比相应的体积参数,分析了级配、温度和温拌剂对SMA击实的影响.试验结果表明,关键筛孔通过率对矿料间隙率VMA的影响较大,形成SMA骨架的粗集料的级配对VMA的影响较小;当VCAmix＜VCADRC时,SMA有可能没有形成良好的骨架结构,规范中通过VCAmix＜VC DRc判定SMA形成骨架结构存在不足;SMA的击实受温度的影响较大,所使用的温拌剂能够改善沥青的针入度指数,可以降低沥青混合料的击实温度20℃左右.     

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。