New method to quantitatively evaluate the homogeneity of asphalt mixtures

To evaluate the homogeneity of asphalt mixtures,the images of sections obtained by cutting the asphalt mixtures specimen horizontally or vertically were analyzed with digital image processing techniques,and the particle area ratio was achieved by applying sector scan for horizontal specimen and vertical scan for vertical one.The research result indicates that the influence of random distribution of aggregates in cutting the specimen can be eliminated by using colored aggregates to distinguish coarse and fine aggregates and using color threshold to segment the images.Choosing three typical gradations,proving particle area ratio obeying normal distribution and using the variability of particle area ratio as an index,it is feasible to quantitatively evaluate the homogeneity of asphalt mixtures.

水-温-紫外线耦合作用下玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为改善沥青路面性能,延长其使用年限,将玄武岩纤维掺入到沥青混合料中并开展高低温及水稳定性能试验。引入水-温-紫外线耦合作用试验条件来模拟现场沥青混合料快速老化环境。通过配合比设计,确定AC-20C、BFAC-20C两种沥青混合料的最佳油石比;通过对沥青混合料开展相关路用性能试验,评价水-温-紫外线耦合作用试验条件下玄武岩纤维对AC-20C沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明,未经水冲刷、冻融循环及紫外线照射的BFAC-20C沥青混合料高低温及水稳定性能显著优于AC-20C沥青混合料;水冲刷、冻融循环及紫外线照射下两种沥青混合料高低温及水稳定性能均显著降低,BFAC-20C沥青混合料降低幅度较小;玄武岩纤维的掺入能够显著降低沥青路面运营阶段相关路用性能的衰减速度。

表面处理对再生骨料-沥青混合料路用性能的影响

为了提高混凝土再生骨料(RCA)的利用率,本文提出利用硫酸氢钠和氢氧化钙饱和溶液结合超声波和有机硅防水剂对RCA进行离子沉积处理的方法(MIP)。分析MIP处理对RCA的微观形貌、物理性能,以及沥青混合料油石比和路用性能的影响。研究结果表明,MIP处理后的RCA表面均匀且孔隙内沉积大量石膏、氢氧化钙和钙矾石等胶凝材料,压碎指标、磨耗值和吸水率显著降低;MIP处理可显著降低RCA-沥青混合料的最佳油石比,提高界面黏附性、水稳定性和高温稳定性;MIP处理后的混凝土再生骨料可取代60%(质量分数)的原生粗骨料,生产具有优良路用性能和较低最佳油石比的沥青混合料。

油石比和骨料级配对透水沥青混合料性能的影响

为提高透水沥青混合料性能,文中在C_(9)石油树脂/SBS复合改性沥青基础上研究油石比和骨料级配对透水沥青混合料性能的影响。结果表明,随油石比增大,透水系数逐渐减小,抗压强度呈现先减少后增大的趋势。随着大粒径粗颗粒骨料含量的增多,透水系数逐渐增大,抗压强度逐渐降低。油石比为4.4%~4.8%,骨料级配为填料4%、细集料10.5%~13%、5~10 mm粗骨料51.5%~53%和10~15 mm粗骨料30%~34%时,可获得足够大的透水系数和足够高的抗压强度。

冷补植物沥青混合料制备及应用

采用植物沥青替代石油沥青制备冷补植物沥青混合料,计算了不同油石比下冷补植物沥青混合料的贯入度(高温下)、低温弯拉强度、渗水系数及冻融劈裂抗拉强度比,得出最佳油石比。采用油石比6.5%制备冷补植物沥青混合料,对寒区无砟轨道防水保护层粉化进行整治,并检测其整治效果。结果表明:随着油石比增大,冷补植物沥青混合料的贯入度逐渐增加但增幅不大,低温弯拉强度先增大后减小,渗水系数逐渐减小,冻融劈裂抗拉强度比逐渐增大;油石比为6.5%时,冷补植物沥青混合料高温抗变形、低温抗开裂、防渗及水稳定性的综合性能最佳;整治后,沥青混合料防水保护层平整密实,横向和纵向排水坡度满足要求,排水通畅。冷补植物沥青混合料具有良好应用效果。

浇筑式聚醚型聚氨酯混凝土的制备及与浇筑式沥青混凝土性能对比

浇筑式沥青混凝土由于其突出的变形追随性而广泛应用于长大桥梁的桥面铺装中,但该材料在高温稳定性及节能减排方面存在明显不足。而聚氨酯混凝土因其路用性能和环保特性,逐渐成为研究的热点。采用课题组自主研发的聚醚型聚氨酯代替沥青配制了浇筑式混凝土GPC-10,并将其与浇筑式沥青混凝土GA-10进行了性能对比评价。首先,以聚醚型聚氨酯为胶结料,采用GA-10的矿料级配,配制了GPC-10,并根据其裹敷状态及流动性确定了胶石比范围;然后,分别测定了所配制的GPC-10及岩沥青改性沥青浇筑式混凝土GA-10的路用性能,并进行了对比评价及机理分析。结果表明:与GA-10相比,GPC-10高温性能提高39倍以上,低温性能提高5倍以上,抗疲劳性能提高7倍以上,冻融后剩余劈裂强度提高1倍以上,冻融循环不影响GPC-10的密水性,耐老化性能提高1倍以上。最后,通过铺筑试验路段对上述室内研究成果进行了工程验证。

不同RAP改性SMA-13再生路用材料的性能研究

为了改善SMA-13再生路用材料的路用性能,延长再生沥青路面的使用年限。通过对不同RAP掺量、不同纤维类型的SMA-13再生沥青开展相关路用性能研究,评价玄武岩纤维、木质素纤维对再生沥青混合料性能的影响。试验结果表明,再生剂掺量为6%时,再生沥青整体性能最优;随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料高温稳定性能逐渐改善,低温及水稳定性能逐渐降低,工程应用中应合理确定RAP掺量;玄武岩纤维再生沥青混合料路用性能均优于木质素纤维。

对沥青混合料配合比设计规范的解读与实践

为更好地掌握与运用《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)附录B“热拌沥青混合料配合比设计方法”,对规范相关条款进行了研究解读,阐述了沥青混合料体积设计方法的原理,分析了各体积参数的意义以及各参数之间的内在逻辑关系,着重探讨了最小矿料间隙率与空隙率的变化规律,并通过举例验证了计算法确定最佳沥青用量的可行性。结果表明:1)最小矿料间隙率的作用是保证沥青混合料具有最小的沥青膜厚度;2)当矿料组成和沥青含量已定时,采用不同压实功,试件的矿料间隙率随其空隙率的增减而增减;3)采用理论计算方法,有利于更准确快捷地确定最佳沥青用量,缩短目标配合比设计的周期。

不同类型玄武岩纤维薄层罩面沥青混合料路用性能研究

[目的]常规薄层罩面沥青混合料性能存在不足,将玄武岩纤维掺入沥青混合料当中,以达到改善薄层罩面沥青混合料路用性能,延长其使用年限的效果。[方法]在玄武岩纤维掺量分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的基础上分别对AC-10C、SMA-10两种薄层罩面沥青混合料开展配合比设计及相关路用性能研究。[结果]当纤维掺量为0.4%时,AC-10C、SMA-10两种混合料高低温性能最优,动稳定度试验结果分别为4 769、5 498次/mm,贯入强度试验结果分别为0.92、1.17 MPa,弯曲破坏应变试验结果分别为3 418、3 578με;当纤维掺量为0.6%时,AC-10C、SMA-10两种混合料水稳定性能最优,残留稳定度试验结果分别为91.8%、94.6%,残留强度比试验结果分别为89.2%、89.4%。[结论]从高低温性能方面考虑,玄武岩纤维推荐掺量为0.4%;从水稳定性能方面考虑,玄武岩纤维推荐掺量为0.6%。

基于体积特性的钢渣沥青混合料最佳油石比等体积设计方法研究

为了建立一种将玄武岩沥青混合料最佳油石比转化为钢渣沥青混合料最佳油石比的设计方法,首先,采用等体积替换法得到钢渣的实际用量;随后,采用CT扫描技术研究了钢渣集料多孔特性对沥青的多余吸附量,从而确定了钢渣的吸附机理,并建立了一种钢渣集料的材料组成设计方法。研究结果表明:粒径为10~15 mm的钢渣集料表面孔内沥青体积占钢渣集料表面实际沥青体积的20.21%;粒径为5~10 mm的钢渣集料表面孔内沥青体积占钢渣集料表面实际沥青体积的6.70%。基于体积特性的材料组成设计方法计算的钢渣沥青混合料最佳油石比为5.79%,与马歇尔击实试验结果基本一致。现场检测结果表明,5.70%油石比摊铺的钢渣沥青路面具有优异的抗滑性能和路用价值,对保障路面行车安全具有突出意义。与玄武岩沥青路面相比,钢渣沥青路面的摆值和横向力系数多分布于数值较高的区域,其具有更加优异的抗滑性能。

基于DIC技术的大粒径水工沥青混凝土断裂性能研究

在水工沥青混凝土中断裂主要以张开型(I型)为主,为研究不同油石比下大粒径水工沥青混凝土的断裂性能,通过预裂缝小梁弯曲试验,并基于数字图像相关(DIC)技术对试件从加载到破坏过程中的水平应变进行分析。结果表明:在试验范围内不同油石比对大粒径水工沥青混凝土的断裂性能影响并不显著。不同油石比下沥青混凝土的临界应力强度因子和J积分断裂韧度变化均不明显,利用DIC技术可以较好地反映出试件在断裂过程中的应变情况,为沥青混凝土的断裂性能提供量化依据。

老化沥青热再生有效再生率检测方法

基于对流传质理论分析了沥青路面热再生过程中老化沥青与新沥青、再生剂的混溶机理,认为老化沥青预热温度、再生剂扩散能力以及再生沥青混合料拌和时间是影响老化沥青有效再生率的重要因素.设计提出了能够良好模拟实际热再生工艺条件的老化沥青有效再生率检测方法,试验分析了老化沥青预热温度、再生剂添加与否、再生沥青混合料拌和时间对老化沥青有效再生率的影响.试验结果验证了所设计检测方法的可行性,据此可为老化沥青再生效果的评价以及老化沥青热再生工艺条件的设计提供有利依据.

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比对沥青混合料的空隙率、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.

沥青混合料中骨架结构特征的评价

在沥青混合料级配设计理论中 ,可采用主骨料间隙率来评价骨架排列紧密程度 .在研究集料填充过程中发现 ,次级集料的填充是填充和干涉并存的 ,次级集料逐步填充是偶然干涉和必然干涉交替出现的 ;同时室内试验证明良好的骨架具有良好的继承性 。

沥青混合料高温稳定性的单轴静载蠕变试验

为探讨油石比和空隙率对沥青混合料高温性能的影响,对AC-20改进型沥青混合料进行了单轴静载蠕变试验研究。结果表明,流变时间Ft值与混合料高温稳定性有较好的相关性,Ft值越大,混合料的高温抗变形能力越好;柔量—时间半对数曲线直线部分的截距a值和斜率m值越大,混合料的高温性能越差,相关性相对较差。当空隙率大于4%时,空隙率越小,混合料高温性能越好;在最佳油石比下,混合料具有较好的高温性能。

高温下橡胶沥青胶浆特性及矿料级配优化分析

为改善橡胶沥青混合料的高温性能,提出以橡胶沥青胶浆和矿料级配为主要研究对象的优化思路。通过室内试验,首先研究粉胶比对橡胶沥青胶浆抗车辙因子和相位角的影响;然后结合橡胶沥青的特异性,对其橡胶沥青混合料的矿料级配进行选择和调整,将动稳定度和相对变形作为混合料高温性能评价指标,得出优化后的矿料级配。研究结果表明,提高橡胶沥青混合料高温稳定性的措施有:适当调整粉胶比,控制在1.2左右为宜;以水泥取代矿粉作为混合料的填料;以传统SMA级配为基础,对混合料级配作出调整,适当降低填料比例,能够实现橡胶沥青混合料高温稳定性的优化。

乳化沥青冷再生沥青混合料的研究

采用CAVF法进行冷再生混合料级配设计,采用普通乳化沥青、SBR改性乳化沥青和自行研制的乳化SBS改性沥青对广深高速公路旧路面回收料(RAP)进行了冷再生室内对比试验研究,试验结果表明乳化SBS改性沥青冷再生混合料性能优于其它两种类型乳化沥青冷再生混合料.同时,在旧料评价过程中,提出了细度模数比这一新的量化评价指标以评价旧料的结团状况.研究表明,细度模数比与旧料和再生混合料性能指标密切相关,对于旧料质量控制和再生混合料配合比设计具有较大的工程意义.

高原寒冷地区沥青混合料冻融循环作用下的抗压性能

青藏高原寒冷地区年平均气温低、昼夜温差大、冻融循环频繁,对沥青路面力学性能影响明显。通过沥青混合料冻融循环单轴压缩试验,分析了冻融循环次数以及油石比对混合料抗压性能的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增多,沥青混合料的抗压强度、抗压回弹模量均呈减小趋势,最初的几次冻融循环混合料性能衰减较快,经历8～10次冻融循环后性能衰减趋于平缓;油石比对沥青混合料的抗压性能影响较大,油石比较小的混合料抗压性能较优,但油石比较大的混合料在冻融循环作用下抗压性能衰减趋势较小;冻融循环作用对青藏高原寒冷地区混合料的抗压性能有明显影响;AC-13混合料的油石比取5.5%或适当增加,可以提高其冻融循环作用下的抗压性能。研究结果可为高原寒冷地区沥青路面建设提供参考。

沥青路面车辙处沥青迁移规律及其粘弹性力学机理

现场车辙调查表明,路面车辙一般集中在行车道轮迹处,超车道和停车道基本没有车辙,而且车辙较深的路段通常沿车辙带分布着带状泛油.在车辙槽处和停车道上钻心取样,对不同面层的混合料进行对比抽提试验.抽提试验结果显示车辙处沥青产生自下往上的迁移:上面层混合料的油石比增大,中、下面层混合料的油石比减小.运用非线性粘弹性力学原理解释了沥青迁移的机理,即行车荷载下路面结构产生了剪应力,而剪切应力会产生法向应力,导致沥青材料沿剪切应力的法向产生流动.最后,探讨了减轻沥青迁移的技术措施.

多孔沥青混合料的疲劳特性试验研究

采用应力控制模式对不同材料组成的多孔沥青混合料进行疲劳试验,分析了空隙率、油石比和浸水状态对混合料疲劳特性的影响,并比较了不同油石比的沥青混合料在不同浸水时间下的疲劳特性差异.结果表明:多孔沥青混合料的抗疲劳性能随空隙率的增大而减小;随着油石比的增大,多孔沥青混合料疲劳寿命的应力敏感性降低,存在着最佳油石比,在最佳油石比下混合料的抗疲劳性能最好;浸水状态对多孔沥青混合料的疲劳特性影响与油石比大小密切相关,当油石比适中或偏大时,浸水3～10d对其疲劳特性影响较小.