模拟温压实的常温再生混合料二次成型温度研究

为使室内常温再生沥青混合料设计真实反映现场实际工况,结合4条高速常温再生实体工程,实测了上覆热拌沥青混合料(HMA)施工过程中常温再生层中不同深度处的温度,分析了不同常温再生层厚度、不同上覆HMA厚度以及不同气候施工对常温再生层温度场的影响,建立了常温再生层不同深度处的温度预估方程;同时测试了不同施工大气温度下常温再生层芯样及室内试件的体积参数和力学性能。结果表明:上覆HMA摊铺过程中,再生层内部温度变化受施工环境影响较大;施工大气温度以及室内二次成型温度对常温再生混合料空隙率、抗弯拉强度、抗剪强度及断裂功影响显著,施工大气温度为30℃左右时,相比于0℃左右,空隙率降低约25%,抗弯拉强度、抗剪强度及断裂功分别至少提升45%、66%、77%;室内二次击实温度为80℃时,相比于40℃,空隙率降低约20%,抗弯拉强度、抗剪强度及断裂功分别至少提升42%、35%、80%;室内常温再生混合料设计时,应考虑二次成型温度的影响,以模拟现场再生层因内部温度变化而对混合料性能产生的影响。

六同步高性能纤维磨耗层设计与性能评价

为解决当前纤维碎石封层养护效率低、层间黏结性能差和集料易飞散脱落等问题,提出了一种可一次性将层间黏结剂、乳化沥青、纤维、集料、乳化沥青和固化剂6层材料快速、均匀摊铺的六同步纤维磨耗层技术,并研究了纤维类型、集料级配、乳化沥青洒布比例和施工方式对六同步纤维磨耗层性能的影响。研究结果表明,当采用玻璃纤维,上、下两层乳化沥青的洒布比例为7∶3,集料为3~5 mm单档集料,或采用10%的1~3 mm和90%的3~5 mm两档集料组合时,六同步纤维磨耗层具有较好的层间黏结强度和抗剪强度,并兼具优异的抗滑性能和防水性能。

基于分形维数及考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法

为了更好控制混合料级配,以获取最佳路用性能,对冷再生混合料级配分形特征以及沥青路面回收旧料(RAP)假集料特性开展了研究。首先选取了规范级配范围内6种代表性级配曲线,借助分形几何理论,建立了粒径分布函数,得到了合成级配分形维数(D)、粗集料级配分形维数(DC)及细集料级配分形维数(DF),并分析了三者与冷再生混合料干劈裂强度、冻融劈裂强度比、动稳定度和最大弯拉应变的相关性,然后建立了基于级配分形维数的冷再生混合料路用性能预估模型,最后通过分析级配变异性对冷再生混合料性能的影响,提出了考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法。结果表明:分形维数可以定量描述冷再生混合料粒径分布及级配走向,进而反映冷再生混合料各项路用性能,基于分形维数的性能预估模型可以较好预测冷再生混合料各项路用性能,预估值与实测值相对误差基本在15%以内;当冷再生混合料“抽提前后级配变化率方差”(DV)大于85或“抽提前后级配变化值”(Va)大于3.6时,宜通过添加新粗集料或调整级配曲线靠近下限等措施来提升冷再生混合料高温抗力。

级配对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响

为了优化乳化沥青冷再生混合料级配,采用垂直振动试验方法研究矿粉、机制砂和9.5~19mm粗集料对冷再生混合料路用性能的影响.研究表明:矿粉对其水稳定性、低温抗裂性没有明显影响,矿粉掺量为3%时,与不掺矿粉相比冷再生混合料的动稳定度可提高41%;机制砂掺量为20%时,与不掺新集料相比,冻融劈裂强度比、动稳定度、弯拉强度可分别提高10%、54%、13%;9.5~19mm粗集料对低温抗裂性能没有明显影响,与不掺新集料相比,9.5~19 mm粗集料掺量为10%~30%时,冻融劈裂强度比、动稳定度可分别提高7%~11%、151%~208%.建议冷再生混合料中9.5~19mm粗集料掺量10%~30%、机制砂掺量20%、矿粉掺量3%为宜.

沥青混合料单轴贯入数值试验方法

基于二维颗粒流软件PFC2D构建了沥青混合料单轴贯入数值试验方法;研究了试件尺寸、加载速率、计算时步值等条件对单轴贯入数值试验结果的影响;确定了数值试验的标准条件,评价了单轴贯入数值试验方法的可靠性;分析了单轴贯入试验的细观机制。结果表明:试件尺寸为Φ101. 6 mm×h63. 5 mm、加载速率为1 mm·min-1、计算时步为1×10-3s·step-1时,数值试验可取得稳定结果;贯入强度实测曲线与模拟曲线基本吻合,单轴贯入数值试验误差在4%以内;随着荷载贯入,应变也随之增大,细观接触力越来越密集且作用力越来越大,并逐渐向试件底部扩展;随着贯入量的增加,试件两侧接触力逐渐密集,但无显著的集中现象;接触力网络的纵向变化亦明显于横向变化。

冷再生混合料垂直振动成型法设计与评价

为更好地模拟乳化沥青冷再生混合料现场压实工况,采用垂直振动成型方法(VVTM)对冷再生混合料进行压实,验证了方法的可靠性。对比研究了VVTM和马歇尔法对乳化沥青冷再生混合料物理和力学特性的影响。结果表明,VVTM试件力学强度与现场芯样的相关性高达94.8%,马歇尔试件的相关性不足60%。与现行方法的成型试件相比,VVTM成型试件的最佳含水率降低10%,最大干密度提高1.8%～2.3%,乳化沥青最佳用量降低7%～10%,力学性能提高32%以上,说明VVTM比马歇尔法更适于评价乳化沥青冷再生混合料的力学性能。

垂直振动成型冷再生混合料疲劳特性研究

为深入研究乳化沥青冷再生混合料的疲劳特性,采用更符合混合料现场压实工况的垂直振动法成型圆柱体试件.研究了RAP掺量、成型方法及浸水环境对冷再生混合料疲劳特性的影响,应用Weibull分布建立冷再生混合料疲劳方程,并借助扫描电镜揭示了冷再生的疲劳抗裂机理.结果表明:新集料掺量对冷再生混合料疲劳性能有显著影响,疲劳性能随新集料掺量的增加呈抛物线变化趋势,当新集料掺量为20%时抗疲劳性能最优;垂直振动法设计冷再生混合料在应力作用下的抗疲劳性能及对应力变化敏感性优于马歇尔法;与未浸水试件相比,不同应力水平下浸水试件的疲劳寿命均缩短,对应力变化更加敏感;水泥-乳化沥青胶浆相互渗透胶结,并将集料紧密黏结,形成较致密的网状结构,有效改善胶浆与集料的界面协调变形,延缓裂缝发展.

泡沫沥青就地冷再生混合料力学性能影响因素研究

研究了水泥掺量,9.5-19,19-26.5mm粗集料掺量对泡沫沥青就地冷再生混合料力学性能的影响,结果表明:随水泥掺量增加,混合料力学性能逐渐增加.随着9.5.19mm粗集料掺量增加,劈裂强度、稳定度先增加后减小;随着19-26.5mm粗集料掺量增加,混合料力学性能先增加后减小;根据力学性能最优原则,优先推荐掺加19-26.5mm粗集料和水泥。

热反射涂层抗滑技术研究

为降低沥青路面温度、缓解城市热岛效应、提高热反射涂层路面抗滑能力,研究了抗滑颗粒及其最佳掺量、工艺等对热反射涂层路面抗滑性能与阻热性能影响,提出了热反射涂层抗滑技术。结果表明:0.60～1.18 mm机制砂作为抗滑颗粒,可以提高涂层路面抗滑性能且不影响涂层路面阻热效果;抗滑颗粒最佳掺量为涂层质量的40%,与不掺抗滑颗粒相比,抗滑性能至少可提高1.6倍;撒布工艺对抗滑性能提高最明显,预拌工艺可提高涂层的抗滑耐久性;抗滑热反射涂层具有良好的黏附性能,拉拔强度可达0.76 MPa。

热反射涂层及其对沥青路面高温性能的影响

为了降低夏季沥青路面温度并增强路面抗车辙性能,以硅藻土和钛白粉为颜填料,研究了颜填料中硅藻土和钛白粉的比例、颜基比对热反射涂层沥青路面降温效果的影响,开发了路用热反射涂层,并分析了热反射涂层对沥青路面高温性能的影响。结果表明:硅藻土与钛白粉的比列为1∶2、颜基比为5∶5时,涂层降温效果最佳,沥青路表降温可达11.2℃;沥青路面降温性能随热反射涂层用量呈抛物线变化规律,当涂层用量为0.6kg·m-2时降温效果最好;热反射涂层路面的抗车辙性能与不涂热反射涂层的路面相比至少可提高1.39倍,且随着气温升高,热反射涂层对沥青路面高温抗车辙性能的提高效果越显著。

水泥掺量对乳化沥青冷再生混合料性能影响

采用垂直振动试验方法(VVTM)成型试件,研究了水泥掺量对乳化沥青就地冷再生混合料路用性能的影响。研究表明:当水泥掺量小于1.5%时,随水泥掺量增加,乳化沥青冷再生混合料路用性能急剧增加;当水泥掺量大于1.5%时,随水泥掺量增加,乳化沥青冷再生混合料路用性能增长缓慢;与未掺水泥相比,水泥掺量为1.5%时,乳化沥青冷再生混合料马歇尔稳定度、弯拉应力、干劈裂强度、湿劈裂强度和抗剪强度至少可分别提高11%、18%、19%、21%和85%,动稳定度可提高214%,低温抗裂性能和水稳性能略有改善。因此,建议水泥掺量为1.5%。

掺水泥乳化沥青冷再生混合料强度影响因素试验研究

采用垂直振动成型方法制备圆柱体试件,通过试验研究了乳化沥青类型和水泥掺量对高速公路路面上面层掺回收料就地冷再生混合料强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,SBR与SBS改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15.0%,9.0%;掺水泥1.5%乳化沥青冷再生混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔稳定度、劈裂强度和抗剪强度分别至少提高了11.0%,13.0%,19.0%,85.0%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料;考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%。

基于驾驶员行为模型的彩色安全路面设计方法研究

为使彩色涂层技术更好的服务于道路交通,减少交通事故发生率,通过分析交通事故主要原因以及彩色警示路面的作用机理,对交通事故频发路段的警示路面进行了设计研究。通过构建驾驶员"行驶、警觉、认知、操作"模型,设计了警示路面的设置位置;通过"知觉—行为"模型,规范了警示路面的设置长度,并根据道路交通安全中色彩视觉的应用研究及人们对色彩本身的认知,提出了警示路面的用色标准。

复合改性沥青及其混合料路用性能

为了制备出高性能改性沥青,研究提出采用SINOTPS、热塑胶HVM-700、再生胶Duroflex和萜烯树脂BTTR90四种橡胶与SBS改性剂进行复合改性。通过沥青三大指标试验、高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、马歇尔试验以及小梁弯曲疲劳试验进行对比分析。结果表明:热塑胶HVM-700对于沥青的延度提升最大,其掺量每提高3%,延度可提高11%左右;不同橡胶对改性沥青混合料的路用性能影响很大,基于高温抗车辙性能,推荐使用萜烯树脂BT-TR90与SBS进行改性。综合考虑高弹高粘的性能要求,推荐使用热塑胶HVM-700与SBS进行改性,热塑胶HVM-700与SBS改性剂的掺量分别12%、5%(质量分数)。