粗集料形态对沥青混合料性能的影响研究现状

沥青混合料是高等级路面常用的铺面材料,粗集料占沥青混合料总质量的50%以上,粗集料形态(形状、棱角和纹理)对沥青混合料性能具有重要影响。本文系统总结了国内外学者在这方面的研究成果,并得出:针片状粗集料含量增加会降低沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能,提高粗集料的棱角性可以增强沥青混合料的抗车辙性能,增强粗集料的纹理性可以改善沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性。基于对现有研究的分析,建议今后进一步研究不同长短比区段的粗集料对沥青混合料性能的影响,以及全面研究粗集料棱角和沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性和疲劳性能之间的关系。     

不同等级路面的橡胶颗粒沥青混合料水稳定性试验

基于 AC-13连续型级配,将橡胶颗粒等质量替换部分集料内掺入混合料中,通过冻融劈裂试验,研究了橡胶颗粒沥青混合料在不同等级路面条件下的水稳定性。试验结果表明：选择合理的橡胶颗粒掺量可减缓冻融后的劈裂强度损失。与普通沥青混合料相比,橡胶颗粒沥青混合料的空隙率增大,劈裂抗拉强度有所降低,且橡胶颗粒的掺量与粒径对他们影响较大。对于一级公路路面,橡胶颗粒沥青混合料的水稳定性仍可满足工程技术要求;对于低等级公路路面,细集料的增加可以提高橡胶颗粒沥青混合料的水稳定性。     

集料针片状含量对沥青混合料的影响分析

通过不同的试验方法,研究不同种类集料的针片状含量与沥青混合料的关系。试验结果表明随着沥青混合料骨架中针片状含量的增加,压碎值也随之增大,二者具有很大相关性,同时从集料不同针片状含量对各项技术指标和沥青混合料的路用性能影响做了一定的分析,对选择原材料和工程质量控制有一定的参考价值。     

热拌沥青混凝土路面施工质量控制

1．材料控制沥青混凝土路面的保证1．1集料的破碎面与粘附性集料的破碎面因现在已不再采用卵石,因此一般不成问题。而集料与沥青的粘附性在选材时应进行试验保证达到5级。保证在雨水或荷载作用下变形小,增强抗车辙能力。1．2集料的针片状由于热拌式沥青混凝土时采用碾压成型,由于细长扁平颗粒在碾压或荷载作用下容易出现断裂,造成断面上有料无沥青膜包裹,混合料抗水冲刷能力减弱,造成路面水损害。1．3粉料的塑性指数集料的粉料含量直接影响沥青含量,粉料过多,混合料中集料的比表面积增大,如果按配比设计时的沥青含量进行施工,将造成沥青含量不足,影响混合料质量直接影响路面质量。尤其细集料中0．075mm通过率大,而粉料塑性指数过大,表明粘土含量多,而粘土遇水即无强度,将造成路面损坏。     

细集料泥土含量对沥青混合料水稳定性的影响

通过水稳定性试验，研究细集料泥土含量对沥青混合料水稳定性的影响，试验结果表明：细集料中泥土质量分数与泥土塑性指数对沥青混合料水稳定性影响显著；细集料泥土质量分数的临界值为2％，当超过2％时会明显降低混合料的抗水损害能力；随着细集料中泥土质量分数的增加与塑性指数的提高，沥青混合料水敏感性增强．通过使用沥青对细集料进行预处理和添加消石灰可以解决细集料泥土污染的问题．     

橡胶颗粒沥青混合料的稳定性能

以AC-13级配为基础,橡胶颗粒代替部分细集料掺入混合料中,对橡胶颗粒沥青混合料进行马歇尔和高温稳定性试验研究。试验结果表明:与普通沥青混合料相比,橡胶颗粒沥青混合料的马歇尔稳定度有所降低,流值稍微偏大,但当采用二次成型工艺时,马歇尔稳定度较一次成型工艺显著提高;橡胶颗粒沥青混合料的高温稳定性较普通沥青混合料有一定程度的提高。     

基于离散元法的集料针片状含量对行车振动噪声的影响

为了给低噪沥青路面的设计与施工提供参考,研究了沥青路面的集料针片状颗粒含量对行车振动噪声的影响.通过理论分析、现场噪声测试和离散元模拟计算,论证了行车振动噪声与轮地接触压力的关系,提出利用轮地接触压力的波动性评价行车振动噪声的方法.采用离散元颗粒流软件PFC3D构建了4种不同针片状颗粒含量的沥青路面模型以及车轮模型,分别模拟车轮在不同车速下在这4种路面上的运动过程,并计算轮地接触压力,分析其波动性,进而评价行车振动噪声.研究结果表明,当针片状颗粒含量为0、10%和15%时,针片状颗粒含量与行车振动噪声之间没有明显的相关性;当针片状颗粒含量为20%时,其行车振动噪声要明显高于低针片状颗粒含量的路面.因此针片状颗粒含量过大,不仅会影响集料的施工和易性、降低混凝土强度等,还会导致较高的行车振动噪声.     

密实型大粒径橡胶颗粒沥青混合料的路用性能研究

通过车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、低温弯曲试验分别研究了4目、8目和12目三种橡胶颗粒粒径、不同橡胶颗粒掺量下沥青混合料的路用性能.研究结果表明:随着橡胶颗粒掺量的加大,混合料的高温稳定性能提高的幅度也越大,但橡胶颗粒的粒径对沥青混合料的高温稳定性影响并不明显.在沥青混合料中掺入橡胶颗粒掺量越多,沥青混合料的水稳定性越弱,掺入12目的橡胶颗粒对沥青混合料的水稳定性的降低影响最小.为了保证路面的抗水剥落的能力,橡胶颗粒的掺量不宜超过5%.除掺入2%的4目橡胶颗粒时情况例外,每种粒径的橡胶颗粒掺量越多,橡胶颗粒沥青混合料的低温抗裂性能越好.     

级配离析沥青混合料性能的试验研究

通过室内试验，分析混合料级配离析状态和离析程度对沥青混合料体积参数、路用性能和力学性能的影响．结果表明，在不同离析程度下，粗集料离析对沥青混合料性能的影响大于细集料离析的影响．在粗集料集中区域，由于空隙率过大，吸水性和渗水性增大，对沥青混合料的水稳定性极为不利，还将大幅度降低沥青混合料的疲劳寿命和强度．在细集料集中区域，压实空隙率过小，虽然对沥青混合料的水稳定性和抗疲劳性能无不利影响，但将使沥青混合料的抗车辙能力和抗滑性显著降低．     

沥青混合料抗剪强度的影响因素

为了研究沥青混合料抗剪强度的影响因素,基于单轴贯入试验,在温度为60℃时,直接对集料级配、集料性质、沥青性质、含油量、空隙率以及均匀对沥青混合料抗剪强度的影响进行研究.研究结果表明:集料级配和公称最大集料粒径对沥青混合料抗剪强度有显著的影响;沥青混合料抗剪强度受其集料中针片状含量的影响较大,集料中针片状含量增大,沥青混合料抗剪强度减小;结合料的性质,特别是针入度、软化点和粘度对沥青混合料抗剪强度有较大的影响,随着针入度减小,软化点和粘度增大,沥青混合料抗剪强度增大;含油量对沥青混合料抗剪强度有较大影响,随着油石比的增大,沥青混合料抗剪强度减小;沥青混合料抗剪强度受其空隙率的影响较大,一般随着空隙率的增大,其抗剪强度减小;沥青混合料均匀性与沥青混合料抗剪强度绝对数值间没有明显的关联,而与数值间的变异性有着很好的相关性.     

橡胶颗粒沥青混合料级配分形与动稳定度的关系

为了研究掺加橡胶颗粒的沥青混合料级配分形特征及其与高温性能的关系,采用分形理论计算了掺加橡胶颗粒的AC-16沥青混合料集料级配分形维数D;根据车辙试验结果,建立了其与动稳定度之间的回归关系;通过进一步计算二重分形维数,回归得到了粗、细集料分形维数与动稳定度的关系。研究结果表明:橡胶颗粒沥青混合料的集料分形维数与动稳定度之间具有较好的线性相关性,且粗集料分形维数对高温稳定性影响较大;要满足沥青混合料的动稳定度大于800次/mm的要求,整体集料分形维数不宜大于2.53,粗集料分形维数不宜大于2.66。     

骨架密实型降噪路面的试验研究及应用

借鉴沥青玛蹄脂碎石(SMA)路面的配比组成特色,在集料中掺加一定剂量的废旧轮胎橡胶颗粒,以增加沥青混合料的弹性和阻尼性能,使得铺筑的路面(称为骨架密实型降噪路面)具有减小轮胎/路面泵气噪声和阻尼减振降噪的双重效果.室内试验表明,废橡胶颗粒的掺量为集料质量数的1%~3%时,沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性能均得到改善,水稳定性略有下降.试验路的测试结果证明,对小汽车而言,车速在40~80 km.h-1时,与普通沥青混凝土(AC)路面相比,骨架密实型降噪路面可降低噪声2~3 dB(A).     

集料磨耗特性及其对混合料抗滑性能影响研究

为了研究新旧粗集料颗粒的磨耗特性及其对沥青混合料抗滑性能的影响,本研究使用数字图像处理技术对不同磨耗程度的新旧粗集料的棱角性进行了测量,采用摆式磨擦系数测定仪和数字图像处理技术方法对含有不同磨耗程度颗粒和不同替换颗粒粒径的沥青混合料抗滑性能进行了研究.结果表明:新旧粗集料颗粒在相同磨耗程度下的棱角性变化规律相同,但回收...     

沥青混合料三维离散元模型及其重构技术

为了真实反映沥青混合料的结构特征,构建沥青混合料微观结构模型,解决沥青混合料微观结构分析存在的关键问题,采用多模型体随机产生技术,以球形单元为基本计算单元,多个球形单元粘结在一起形成不同形状的多面体与混合料中粗集料匹配,较小的具有粘性的球形单元（一般小于0.1 mm）模拟沥青玛蹄脂,从而重构沥青混合料微观结构.与传统重构技术相比,该方法无需大量试验及复杂的处理技术,操作简单;不仅能够考虑沥青混合料中粗集料的形状、级配、空间排列及表面纹理等情况,而且能够考虑特殊颗粒（针片状颗粒）体积分数等条件.     

开级配大粒径沥青混合料水稳定性试验研究

文章通过浸水大马歇尔试验和冻融劈裂试验,研究不同集料级配、沥青用量、矿粉质量分数和水泥掺量等条件下开级配大粒径沥青混合料(OLSM)的水稳定性。结果表明:随着粗集料的增多、空隙率的增大,OLSM的水稳定性降低,且当空隙率小于20%时,其具有良好的水稳定性;沥青用量对OLSM水稳定性的影响不明显;适当增加矿粉质量分数能显著提高OLSM的水稳定性;水泥代替矿粉能显著提高OLSM的水稳定性,且水泥最佳掺量为2%。     

沥青混合料级配优化设计

为了优化沥青混合料（HMA）集料级配，提高路面抗车辙性能，延长路面使用寿命，应用粗集料单因素骨架密实性检验和贝雷法相结合的研究方法，研究了集料质量分数、粗集料比例（CA）值、关键筛孔通过率对级配骨架的影响。结果表明：兰州辉长岩AC-16粗集料骨架结构的最优配比为5．4（19～16mm）：30．6（16．0～13．2mm）：24（13．2～9．5mm）：40（9．50～4．75mm），优化的骨架集料级配的CA值为0．67。对该级配和常规密级配沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性等路用性能进行了对比研究，证实了优化级配具有更优良的路用性能。     

玻璃纤维改善再生粗集料沥青混合料性能试验研究

为促进固废再生利用，改善50%再生粗集料取代率的沥青混合料路用性能，研究分别以0,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%,0.4%,0.5%、0.6%掺量的玻璃纤维掺入再生粗集料沥青混合料中，研究各种掺量下玻纤-再生粗集料沥青混合料的物理性能指标、标准马歇尔试验标准和浸水马歇尔试验指标改变规律。结果表明，当玻纤掺量增多，再生粗集料沥青混合料的密度不断下降，吸水率先降低后升高，稳定度和马歇尔模数先升高后降低，在0.15%掺量时为最大值，稳定度提升了44.13%；流值先降低后升高，在0.15%掺量时为最小值，流值下降了48.78%；浸水马歇尔稳定度先升高后降低，在0.15%时达到最大值，残留稳定度先升高后降低，在0.20%时达到最大值，提升了43.63%。因此50%再生粗集料沥青混合料中建议掺入玻纤的含量为0.15%～0.20%。     

基于抗车辙稳定性的多孔沥青混合料级配优化

为了对多孔沥青混合料进行级配比选和优化,基于离散单元方法建立粗集料骨架结构的力学模型,对空隙率相近但级配不同的PAC-13骨架结构进行虚拟试验,并通过粗集料的CBR,混合料的车辙、剪切、飞散、劈裂等室内试验进行验证.试验结果表明:空隙率相近但级配不同的多孔沥青混合料骨架结构的力学性能、高温稳定性、抗飞散性能差异显著;对于PAC-13,将9.5～16mm和4.75～9.5mm的颗粒含量之比定义为粗值,粗值大有利于混合料的高温性能,粗值小有利于混合料抵抗飞散;推荐PAC-13的最佳粗值区间为0.8～1.1,并根据这一指标优化了多孔沥青混合料的级配范围,将9.5mm筛孔通过率由60%～80%调整为56%～68%;优化后粗集料骨架结构的力学性能和混合料的抗车辙稳定性显著提高.     

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。     

开级配大粒径沥青碎石混合料的高温稳定性

为了分析开级配大粒径沥青碎石混合料(OLSM)的高温稳定性及其影响因素,通过车辙试验,以动稳定度为指标,研究了不同集料级配、沥青用量和试件厚度等条件下的OLSM高温稳定性。结果表明:随着粗集料的增多、空隙率的增大、沥青用量的增大和试件厚度的增加,OLSM的抗车辙能力降低;当空隙率小于20%、沥青用量不超过最佳油石比的+0.5%时,OLSM具有良好的高温稳定性;进一步分析表明,OLSM的车辙深度主要是由混合料进一步压缩引起的。