大空隙混合料沥青用量的灰色关联分析

为研究灌注式半柔性路面大空隙混合料母体沥青用量与各影响因素的关联程度,引入灰色关联理论,以拌合温度、空隙率、细集料搅拌时间与矿粉搅拌时间为比较序列,结合肯塔堡飞散试验、谢伦堡析漏试验,综合得出的沥青混合料母体最佳沥青用量作为参考序列,进行沥青混合料的沥青用量分析,得出对沥青用量的影响因素的关联度,影响因素关联度大小排序为空隙率>矿粉拌合时间>细集料拌合时间>拌合温度。

寒区大空隙沥青混合料性能衍化效应研究

为明确大空隙沥青混合料在寒区服役环境下的损伤规律,研究采用宏观损伤试验和细观定量分析技术〔无损CT扫描和Image-Pro Plus(IPP)图像处理技术〕相结合的方法,对寒区冲刷、堵塞和冻融作用下OGFC-13和OGFC-16的性能和细观空隙结构特性进行了分析。结果表明:在动态水压冲刷作用下,空隙率为25%的试件强度降幅明显,最大降幅达到30%以上;在极端堵塞试验中,堵塞物最大堵塞深度达到20 mm左右,堵塞后的渗透系数均小于0.06 cm/s;冻融作用下,混合料的损伤度随循环次数而升高,而OGFC-13损伤度低于OGFC-16,且在23%的孔隙率下损伤度最低;细观空隙结构定量分析显示,混合料空隙率在冻融和冲刷作用下会略微升高,在堵塞状态下会大幅降低;孔隙数量变化趋势与孔隙率相反,孔隙特征表现为其等效直径均以1.18~4.75 mm为主,约占空隙数量的50%。本项研究得出了寒区大空隙沥青混合料宏观性能和细观空隙结构衍化规律,可为寒冷地区大空隙混合料设计提供技术支撑。

矿料级配对大空隙沥青混合料空隙参数的影响敏感性研究

文章为研究矿料级配对大空隙沥青混合料空隙率及连通孔隙率的影响敏感性,通过改变13.2 mm、2.36 mm、0.075 mm关键筛孔通过率以及2.36~4.75 mm含量,调试了16组矿料级配,测试了不同矿料级配下混合料的空隙率及连通孔隙率,分析了不同因素对混合料体积参数的影响规律。结果表明:9.5 mm筛孔通过率变化对空隙率影响较小,但对连通孔隙率影响显著,在一定范围内9.5 mm筛孔通过率越低,连通孔隙率越大;2.36 mm筛孔通过率与空隙率及连通孔隙率均具有高度的线性相关性,且对二者影响敏感性相当;2.36~4.75 mm含量<6%时,其含量变化对空隙率及连通孔隙率影响较显著,但其含量>6%时,混合料空隙率将降低至20%以下,会影响其透水效果;0.075 mm筛孔通过率对空隙率及连通孔隙率均有一定的影响,但对连通孔隙率影响更显著。

大空隙沥青混合料渗透模型

利用cosmos图像分析软件对大空隙沥青混合料试件切片进行图像分析,获取空隙半径、空隙间距等空隙参数用以确定大空隙沥青混合料渗透模型网格的划分及初始数值的输入,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法建立渗透模型,根据Hagen-Poiseuille原理及松弛迭代法建立数学模型.结果表明,数值模拟渗透结果与室内渗透试验结果具有一致性,该模型可以模拟不同水头高度下任意最大骨料粒径、任意开级配的大空隙沥青混合料的渗透系数,为大空隙沥青混合料设计提供了有效方法.

大空隙率沥青混合料耐久性评价方法与指标

设计了不同温度条件的肯塔堡飞散试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,以探寻较为合理的、能够有效反映大空隙率沥青混合料抗松散性能、水稳定性能的评价方法和评价指标.结果表明:肯塔堡飞散试验可以用于评价大空隙率沥青混合料的抗松散性能与水稳定性能.建议以20℃飞散损失、-18℃冰冻飞散损失作为一般温度、冰冻条件下大空隙率沥青混合料的抗松散性能评价指标,以60℃浸水飞散损失作为其水稳定性能评价指标,以20℃飞散损失及60℃浸水飞散损失的变异系数不大于10%,-18℃冰冻飞散损失变异系数不大于20%作为耐久性指标的技术要求.

大空隙沥青混合料空隙率测量方法的评价与分析

对设计空隙率15%～25%的大空隙沥青混合料试件,用体积法和真空密封法分别测量和计算了试件的连续空隙率和总空隙率。最后测量了各试件的渗透系数。利用数据统计软件SPSS建立了两种方法测量的4种空隙率与渗水系数之间的回归模型,并将4种空隙率预测渗水系数的模型进行了实际效果的检验。得出了如下结论：①用4个回归模型预测的渗水系数与实测渗透系数的检验结果表明,预测效果最好的是真空密封法连续空隙率,其次是真空密封法空隙率,最差的是体积法空隙率和体积法连续空隙率;②综合测量方法的变异性和预测模型的显著性和预测模型的实用效果,对于大空隙沥青混合料试件的空隙率,建议采用真空密封法测量。

玄武岩纤维掺量对大空隙沥青混合料动态模量及相位角的影响

为了研究温度、频率、玄武岩纤维掺量对大空隙沥青混合料动态模量和相位角的影响,采用单轴压缩动态模量实验研究玄武岩纤维掺量分别为0%、0.1%、0.3%的大空隙沥青混合料在5种温度及6种频率下的动态模量值及相位角。结果表明,大空隙沥青混合料的动态模量值随温度升高而降低,随荷载频率增加而增加。大空隙沥青混合料相位角在每个频率下都随温度的增加先增大后减小。在高温条件下,随着荷载频率的增加,相位角也随之变大;温度低于35℃时,随着荷载频率的增加,相位角随之减小。相比未掺加玄武岩纤维的大空隙沥青混合料,纤维掺量为0.1%、0.3%时,在低温(-10℃)下,其动态模量值更小,相位角更大,具有更好的低温抗裂性能;在高温(50℃)时,动态模量值更大,相位角更小,具有更好的高温稳定性。特别是纤维掺量为0.3%时,低温抗裂性和高温稳定性更好。结合时温等效原理,通过Origin软件,采用西格摩得模型对实验结果进行非线性拟合,拟合结果表明掺加0.3%玄武岩纤维可以更好地提高大空隙沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性,为路面结构设计提供有价值的参考依据。

大空隙沥青混合料的耐久性研究

通过设计3种不同级配的大空隙沥青混合料,对其进行不同程度的老化处理,然后再进行肯塔堡飞散试验、浸水肯塔堡飞散试验和冻融循环劈裂试验,采用飞散损失、浸水飞散损失和冻融劈裂强度比等指标表征大空隙沥青混合料的耐久性,研究级配、浸水和老化对大空隙沥青混合料的耐久性的影响。结果表明:级配、水和老化都会对大空隙沥青混合料的耐久性产生影响,增大9.5mm的通过率可提高大空隙沥青混合料的耐久性,老化和浸水却会降低其耐久性。

大空隙沥青混合料配合比设计研究

大空隙沥青混合料是指空隙率在 1 5 %以上的间断沥青混合料 ,其具有优良的使用性能 ,但常规的马歇尔试验已不适用来进行配合比设计。本研究在严格控制目标空隙率的基础上 ,采用流淌试验和磨耗试验相结合的方法确定了大空隙沥青混合料的配比 ,同时对大空隙沥青混合料的高温稳定性 ,水稳定性以及透水性进行了研究。表征本研究提出的方法是一种简单易行的方法 ,与密级配沥青混凝土相比 ,大空隙沥青混合料具有高的高温稳定性。

基于空隙模型的大空隙沥青混合料设计

空隙率的大小对大空隙沥青混合料的渗透性及力学性能具有很大影响,透水铺面应根据用途选择合适的空隙率,在一定的水头(降雨强度)下利用空隙模型确定的目标空隙率进行混合料配合比设计.结果表明,空隙模型确定的目标空隙率可为混合料的配合比设计提供理论指导,提高了传统设计方法的工作效率和准确性.

大空隙沥青混合料空隙特征与渗透性评价

鉴于当前大空隙沥青混合料和排水路面设计过程中存在的渗透性评价不准确,无法有效控制设计孔隙率,导致路面由于孔隙率过大或过小而产生早期破坏等问题,研究结合排水路面实体工程设计了大空隙沥青混合料,借助工业CT对室内成型的试件和路面取芯的试件进行了断层扫描,对空隙和渗透系数分布特征等内容进行了研究。孔隙率的分布,以及横向和竖向渗透性评价结果表明,大空隙沥青混合料的横向渗透性大于竖向渗透性,与竖向渗透性是倍数关系。

大空隙钢渣沥青混合料配合比及性能研究

钢渣作为废弃材料,污染环境、占用土地资源,但是随着可持续发展战略的提出,钢渣的应用逐渐受到重视。通过对钢渣性能、钢渣沥青混合料配合比设计、混合料路用性能等研究,着重探讨了钢渣在大空隙排水沥青路面表面层中的应用。试验结果表明,将钢渣用于大空隙沥青路面表面层,其各项路用性能和环保功能都能满足要求,为钢渣的应用和节约建筑材料提供了新的途径。

玄武岩纤维掺量对大空隙沥青混合料路用性能的影响

为研究掺加玄武岩纤维的大空隙沥青混合料的路用性能,通过析漏试验和马歇尔稳定度试验确定了0%~0.5%六种玄武岩纤维掺量的最佳油石比。研究发现,当纤维掺量0.3%、油石比为4.9%时对应的稳定度值最大,析漏损失最少;掺加玄武岩纤维可以有效的提高大空隙沥青混合料的高温性能、水稳定性、低温抗裂性能和抗压强度,且玄武岩纤维掺量为0.3%时,各项指标达到最优。

大空隙沥青混合料内部冻融损伤特征

通过冻融劈裂试验,得到大空隙沥青混合料冻融循环前后劈裂强度。结合CT测试技术,得到试件在冻融劈裂前后不同层位的图像。分析大空隙沥青混合料试件在冻融劈裂后内部损伤的状况,并利用损伤变量对混合料内部微观结构的变化进行对比分析。分析结果表明:随着冻融循环作用次数的增加,大空隙沥青混合料试件的劈裂强度逐渐下降;混合料试件冻融后劈裂破坏多发生在试件初始空隙分布密集处,裂缝的扩展方向与初始空隙的方向基本一致;空隙大的沥青混合料试件其力学性能较差,且空隙率大的层位损伤变量增加比空隙率小的层位损伤变量增加更多。

孔隙走向引起的大空隙沥青混合料渗水性能方向差异

为了分析大空隙沥青混合料中孔隙走向特征及其引起的渗水性能方向差异,采用X射线CT扫描4组不同空隙率的大空隙沥青混合料马歇尔试件,通过图像处理技术测试试件在径向和竖向截面内孔隙形状参数,分析混合料中竖向和径向孔隙的分布差异。对旋转压实成型的大空隙沥青混合料试件,沿着径向和竖向钻孔取芯,采用开发的渗水仪,测试芯样12个方向的渗水系数,分析旋转压实试件在径向平面内12个角度和竖向平面内12个角度上渗水系数的差异。结果表明,大空隙沥青混合料径向与竖向孔隙具有不同的分布特征,径向空隙率更大,孔径更均匀,单位截面上径向孔隙数量更多;大空隙沥青混合料的渗水系数存在明显的方向差异性,竖直平面内不同角度上渗水系数的差异高于水平面内,竖直平面内在越趋于水平的方向上渗水系数越大。

基于图像技术的大空隙沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的PAC-13和PAC-16混合料马歇尔试件作为载体,运用cosmos图像处理技术获取了混合料试件的内部有效空隙分布,分析了有效空隙分布特征与混合料路用性能的关系。结果表明:有效空隙图像可以定性描述大空隙沥青混合料的连通情况和分布特性,相同检测面积内最大骨料粒径越大形成的有效空隙(面积)越大,有效空隙率分布范围为6.5%～12.8%;大空隙沥青混合料的强度和马歇尔稳定度都随着空隙率或面积率的增加而减少;大空隙沥青混合料的渗透系数随着空隙率或面积率的增大而增大;有效空隙面积(面积率)与大空隙沥青混合料空隙率具有一致性,可以用于分析大空隙沥青混合料的有效空隙分布及其路用性能变化趋势。

大空隙降噪沥青混合料的路用性能研究

通过对比分析不同空隙率的降噪沥青混合料的力学性能,并对其降噪效果进行了测试,表明空隙率的增加将降低沥青混合料的路用性能,但空隙从20%增加到23%时噪音的降低并不明显。而与低空隙的SMA路面(4%左右空隙)相比,大空隙排水降噪路面可以有效地降低车辆行驶噪音,最大可降低6.4d B(A),对环境的影响较为敏感。

不同配合比设计方法对大空隙排水沥青混合料性能影响研究

为提高排水沥青混合料排水能力,在提高排水沥青混合料空隙率为22%的基础上,保证大空隙排水沥青混合料性能符合规范要求,通过采用不同级配设计方法、不同成型方式设计大空隙排水沥青混合料,对比分析大空隙排水沥青混合料的性能变化,总结适宜于大空隙排水沥青混合料的配合比设计方法关键步骤。研究结果表明:在高温降雨量正常环境下,贝雷法在排水沥青混合料级配设计中设计效果最好,60℃动稳定度达到12120次/min,残留稳定度为95.1%,冻融劈裂强度比为93.6%,水稳定性也好于其他两种方法;推荐贝雷法为大空隙排水沥青路面级配设计方法。

大空隙沥青混合料配合比设计及排水降噪性能研究

大空隙沥青路面具有很好的排水、降噪性能。基于国内外研究现状,对大空隙沥青混合料的最佳沥青用量、集料级配进行研究,分析了降水强度与排水能力之间的对应关系,论证了大空隙沥青混合料的可靠性。结果表明:通过常水头法确定降水强度不会影响大空隙沥青路面的排水能力,但是排水速率会随着降水强度的增大而增大。随着空隙率与道路横坡的增大,大空隙沥青混合料的排水性能明显增强,对于排水式沥青混合料的设计具有重要的借鉴意义。

大空隙沥青混合料水温损伤特性研究

为了分析水温环境对大空隙沥青混合料耐久性的影响,在评价沥青与集料粘附性的基础上,选择典型的PAC-13排水性沥青混合料进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和浸水飞散试验,研究热水浴和冻融循环两种水温耦合环境作用下大空隙沥青混合料的水稳定性。研究结果表明:随着水浴时间的延长或冻融次数的增加,大空隙沥青混合料的水稳定性都逐渐下降,且两种水温耦合作用对大空隙沥青混合料水稳定性的影响程度并无明显的区别;使用高粘沥青能明显改善大空隙沥青混合料的水稳定性;浸水飞散试验可以充分考虑水、温环境对大空隙沥青混合料水稳定性的影响,能很好地评价大空隙沥青混合料的耐久性。