沥青混合料理论最大相对密度确定方法探讨

沥青混合料的理论最大相对密度直接决定了沥青混合料的体积特性,从而间接决定了混合料的路用性能.通过对沥青混和料理论最大相对密度不同确定方法的比较与分析,提出了一种更加接近于实际状态的最大理论相对密度计算方法,并对其进行了试验对比验证.     

沥青浸渍法测定最大理论相对密度的应用研究

为准确计算沥青混合料的空隙率等体积参数,文章采用沥青浸渍法测定多孔安山岩沥青混合料的最大理论相对密度。分别采用集料浸渍法、矿料混合料浸渍法和沥青混合料浸渍法3种方法来测定,对测定结果进行分析比较表明,沥青浸渍法测试数据变异性小、稳定性好;根据3种方法的特点,指出了各自在工程中的适用性;用浸渍法和计算法分别进行配合比设计,比较沥青混合料的马歇尔指标、水稳定性能和高温稳定性能,结果表明,浸渍法测定的最大理论相对密度与计算法相比更接近真实值,更为合理。     

基于综合性能的OGFC沥青混合料配合比设计优化研究

目的研究集料级配、沥青用量、纤维掺量对排水式沥青混合料性能的影响,对排水式沥青混合料进行配合比设计,推广应用排水式沥青混合料.方法选取动稳定度、低温弯曲应变、渗水系数、疲劳寿命及冻融劈裂强度比作为性能评价指标,分析不同级配类型、沥青用量、纤维掺量对排水式沥青混合料性能的影响规律.再利用正交试验方法,并结合综合评分法,开展排水式沥青混合料配合比优化试验研究.结果排水式沥青混合料综合性能最佳的配合比方案:级配中值、沥青质量分数4.3%、纤维掺量0.2%,可有效提高排水式沥青混合料路用性能.结论试验得到了排水式沥青混合料的最佳配合比,可以为排水式沥青混合料配合比设计提供工程技术指导.     

SMA混合料最大理论相对密度试验研究

为了更好地控制SMA混合料上面层的压实度,文章对最大理论相对密度的2种不同方法(真空法和溶剂法)进行了试验研究。结果表明,从平行试验误差、试验值的稳定程度和波动范围3方面综合判断,可以准确测定SMA混合料最大理论相对密度;指出了现行规程存在的缺陷和不足;提出了试验修正过程和三氯乙烯相对密度的标定以及回收再利用问题。     

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.     

粗集料干湿状态对沥青混合料体积指标影响分析

在利用网篮法对粗集料进行密度测试时,通过将粗集料的表干状况界定为较干、正常和较湿三种状态,并进行相应的表观相对密度和毛体积密度测试分析.结果表明,当粗集料的表干状况由湿到干变化时,对沥青混合料体积指标有很大影响.在目标配合比设计中应对集料的表干状态进行合理的标定,准确确定沥青混合料的体积指标,进一步选择最优级配和确定最佳沥青用量.     

热拌沥青混合料密度的确定和测定方法

通过咨询沥青路面科技人员以及结合已有的成果,对比分析了确定沥青混合料密度的三种方法和两种测定方法,发现只要沥青混合料的初始空隙率不超过8%而最终空隙率不低于3%,现场密度指标可由实验室密度、理论最大密度或试验段密度的某一百分数来确定。结果表明沥青混合料的初始空隙率和最终空隙率都必须控制,建议测定密度时取芯法和核子密度仪法配合使用。     

改性沥青在排水性沥青路面中的应用

为了研究改性沥青性能对排水性沥青混合料的影响,针对目前常用的几种类型改性沥青,通过粘韧性试验、60 ℃粘度试验、流淌试验、飞散试验、高温车辙试验和低温弯曲试验,对改性沥青和混合料进行了各项技术指标测试,系统评价了不同改性沥青对沥青混合料路用性能的影响,提出了中国排水性路面改性沥青技术要求的建议值.结果表明:不同类型的改性沥青其性能差别较大,应分别提出技术要求;冻融劈裂试验比残留稳定度试验能更好地评价排水沥青混合料的水稳性;添加少量木质素纤维可以明显提高沥青与矿料之间的握裹力,SBS改性沥青混合料和SBR改性沥青混合料各项指标都能达到与日本高粘度改性沥青相同的技术标准.     

排水性沥青混合料低温性能的探讨

针对高寒多年冻土区特点,分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,为保证低温性能,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化(TFOT)样品、压力老化(PAV)样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪(BBR)试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验(TSRST),评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明:沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1/3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。     

基于力学性能和各向异性的排水性沥青磨耗层优化

为了研究排水性沥青混合料的各向异性和力学性能,对排水性沥青磨耗层进行优化,自行改装设计了车辙板渗水系数测试仪.该装置能够模拟实际雨水在路面中渗流的过程.研究对10种级配的沥青混合料进行了力学性能试验以及利用自行制作的渗水试验仪进行了渗水特性试验研究.研究结果表明,排水性沥青磨耗层的力学性能与排水性能呈负相关关系;对于同一最大公称粒径的不同级配沥青混合料,随着空隙率的增大,力学性能逐渐减小而排水性能增强;增大集料公称最大粒径,其力学性能和排水性能均有所增强.各向渗水差异性主要发生在横向渗水过程中,竖向渗水差异不大;增大排水性沥青混合料的空隙率和公称最大粒径可减小其各向异性.研究得出的最佳空隙率为18％～21％,坡度设置为1.2％～1.5％,可增强其排水性能.研究成果对排水功能性沥青路面的应用具有一定的理论与实用价值.     

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。     

SEAM沥青混合料在寒冷地区应用研究

研究SEAM改性沥青流变特性、SEAM沥青混合料高低温稳定性、水稳定性等路用性能,侧重研究该种混合料在我国低温地区应用的可行性.依据质量替代原则采用SEAM改性剂替换部分沥青制备SEAM改性沥青.采用动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验评价SEAM改性沥青的流变特性.采用车辙、低温劈裂、低温弯曲及真空饱水残留稳定度试验评价SEAM沥青混合料的路用性能.结合长春至松原高速公路连接线工程铺筑试验路段,并将AC-13Ⅰ型SEAM沥青路面与常规路段SMA-13沥青路面进行了技术比较.合理替代量的SEAM改性沥青流变特性及混合料路用性能得到明显改善,改性剂替代量增加,混合料低温弯曲破坏应变及残留稳定度降低.SEAM混合料试验路段内路表弯沉、芯样低温条件下的马歇尔稳定度及芯样水稳定性与常规路段SMA路面大致相当.SEAM沥青混合料路用性能优良,由于沥青用量降低所以工程投入减少,应该被推广使用.     

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。     

基于RSM的炭黑硅烷偶联剂复合改性沥青路用性能研究

炭黑对于沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性有很好的改性效果,但对于其水稳定性改性效果不明显,而硅烷偶联剂可以用于提升路面的抗水损能力,所以本文提出将炭黑和硅烷偶联剂同时加入沥青混合料中,研究复合改性沥青的路用性能。采用响应曲面法设计试验、进行试验然后分析结果,得到合成炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳改性条件,并通过车辙试验、真空饱水马歇尔试验及小梁低温弯曲试验来研究炭黑/硅烷偶联剂复合沥青混合料的路用性能。借助响应曲面法,得出了制备炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳炭黑、硅烷偶联剂的用量及剪切时间;通过车辙试验、马歇尔实验及低温小梁弯曲试验得出炭黑/硅烷偶联剂复合改性剂可有效地提升沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性;其中硅烷偶联剂主要提高了其水稳定性和高温稳定性,而炭黑主要是提高了沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性。     

硅藻土负载环氧改性沥青混合料性能试验研究

针对沥青与环氧树脂相容性较差问题,利用大孔隙结构硅藻土负载环氧树脂,使得环氧树脂能够均匀分散到沥青中,制备出性能优异的硅藻土负载环氧改性沥青。对比测试了硅藻土负载环氧改性沥青和日本(TAF)环氧改性沥青在相同级配和试验条件下制成的环氧沥青混合料的相关路用性能试验。试验结果表明:硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有优异的高温稳定性,与TAF混合料的高温稳定性基本相同。硅藻土负载环氧改性沥青混合料低温性能较差,低温抗弯拉强度较TAF混合料小近30%,最大弯拉应变与TAF混合料也有差距。硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有较好的抗水损能力,浸水马歇尔残留稳定度值远大于普通沥青混合料,与TAF混合料相比差异不大。硅藻土负载环氧改性沥青混合料与TAF混合料的渗透系数相同,沥青种类对混合料排水性能影响不大;在排水性超薄沥青磨耗粘结层混合料配合比下,设计目标空隙率应不少于17%,如果在降雨量较大地区,可适当提高混合料目标空隙率。     

沥青混合料疲劳损伤试验表征综述

针对沥青混合料疲劳损伤细观形态难以与宏观力学性能表征联系起来的现状,从损伤机理、表征模型及疲劳性能试验方法三方面综述了沥青混合料疲劳性能表征的发展现状、存在的问题,预测了其未来的发展方向。研究表明：由于沥青混合料是一种多相、多组分、多尺度的黏弹性材料,在评价其疲劳性能时,宏观的疲劳试验需要结合计算机断层扫描、数值模拟和数字图像相关技术等细观分析方法。沥青混合料疲劳性能试验方法目前应用最为广泛的是室内小型试件疲劳试验,由于不同试验方法中设置的试验条件各不相同,故其试验结果和性能参数呈现出显著的差异性。应重点研究沥青混合料抗疲劳开裂性能的细观结构损伤开裂形态与宏观性能表征的联系;改进现有疲劳试验方法的试验条件、开发先进的三维应力状态的加载设备,并增加试验的尺度以反映真实荷载环境下的疲劳性能;基于能量理论和黏弹性连续损伤揭示沥青混合料疲劳特性和历史荷载条件下的疲劳损伤规律。     

沥青混合料三维离散元虚拟单轴蠕变试验

为了从沥青混合料不连续特征的角度研究其永久变形行为,采用离散元方法进行了沥青混合料三维离散元虚拟单轴蠕变试验,生成了包含粗集料、沥青砂浆及空隙的沥青混合料三维离散元虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,并采用基于时温等效原理的方法对粘弹性离散元模型的计算效率进行了优化,最后将三维虚拟试验结果与二维虚拟试验及室内试验结果进行了比较.研究表明:时温等效原理能够大大减少粘弹性离散元模型的计算时间;三维虚拟试验结果与室内试验结果相差无几,二维虚拟试验结果大于三维虚拟试验及室内试验结果,且随着荷载的增大差异也随之增大.     

冻融循环-动水冲刷对间断级配沥青混合料特性参数影响

沥青路面在水、温和荷载长期作用下服役寿命明显降低.为探寻沥青混合料路用性能衰减规律,本文自主研发了沥青混合料动水冲刷模拟试验装置,对沥青混合料马歇尔试件开展多次冻融循环-动水冲刷循环作用,分析了沥青混合料特性参数变化规律,结合CT切片扫描,探寻了沥青混合料内部结构变化规律.结果表明：在冻融循环-动水冲刷循环前期,各特性参数都呈现出较快的增长或衰减;在外加动力水压作用下,沥青混合料内部吸水量会逐渐增加至饱水状态,沥青混合料试件内部的微开口孔隙会发生结构与形态的变化;经12次冻融循环-动水冲刷循环,沥青混合料的劈裂强度降幅高达65.44%.研究结果为深入了解沥青路面水损害机理提供了理论基础.     

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。