胶粉复合改性沥青混合料嵌挤级配计算方法与应用

利用废旧轮胎进行沥青改性不但具有可观的环保效益,而且其路用性能优良,尤其与再生PE进行复合改性后,高温性能明显改善。由于胶粉复合改性沥青中胶粉有回弹性,若沥青混合料的级配不合理,将会造成沥青混合料难以压实,采用骨架嵌挤密实型结构,可增大矿料的内摩擦角,提高混合料的抗车辙性能。在研究过程中总结了嵌挤级配的计算方法并加以了应用,效果明显,值得推广。

强嵌挤ATB-30沥青稳定砾石级配设计及路用性能研究

为研究西北干旱荒漠地区破碎砾石制备ATB-30混合料的可行性及其路用性能,首先,采用逐级填充法和变I法,分别以最小空隙率和最优力学性能为判断标准设计粗集料级配和细集料级配;其次,研究不同砂浆用量(m_(砂)、1.03m_(砂)和1.06m_(砂))下各0~4.75 mm集料与4.75~9.5 mm集料质量比(2∶1、3∶1和4∶1)对ATB-30沥青稳定砾石力学强度的影响规律,提出ATB-30沥青稳定砾石的强嵌挤骨架密实级配;最后,对其进行高温车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验,并与规范级配中值进行对比,评价其路用性能的提升效果。结果表明:I=0.75时的细集料级配最佳,19~37.5 mm集料和9.5~19 mm集料质量比为7∶3时的粗集料级配最佳;在砂浆用量为1.03 m_(砂)下,0~4.75 mm集料和4.75~9.5 mm集料质量比为3∶1时的力学指标最优,此时粗细集料比例约为7∶3,与规范级配中值相比,提出的强嵌挤骨架密实级配ATB-30沥青稳定砾石的高温车辙性能、低温抗裂性能和水稳性能可分别提高约21%、9%和3%。

多级嵌挤密实级配设计方法研究

以逐级填充理论和粒子干涉理论为设计依据,以贝雷法为设计和检验标准,提出了由集料主、次骨架结构形成的多级嵌挤密实级配(MDBG)的设计体系,包括粗集料级配设计、细集料级配设计、合成级配设计及贝雷法对设计级配的检验。在贝雷法级配设计的基础上,提出将混合料中0.075 mm筛孔通过率也作为检验指标,从而使贝雷法的控制指标更趋于完善;同时给出了适合于16型多级嵌挤密实级配(MDBG-16)的相应检验标准。

沥青混合料矿料强嵌挤结构研究

为了优化矿料级配、提高沥青混合料性能,应用PFC2D构建了加州承载比(CBR)的数值试验方法,并验证了其可靠性;基于数值试验分析了合成粗集料CBR变化规律和基于性能最优提出了AC-16型沥青混合料强嵌挤骨架密实级配,并对其力学性能进行室内试验验证.结果表明:13.2～19mm集料构成了具有强嵌挤力的主骨架结构,9.5～13.2mm集料和4.75～9.5mm集料具有填充主骨架空隙或干涉主骨架结构的作用,基于CBR最大原则的13.2～19mm集料、9.5～13.2mm集料和4.75～9.5mm集料3种规格粗集料的最佳质量比为45∶35∶20,基于性能最优的粗细集料比例为55∶45～65∶35;与规范级配相比,提出的强嵌挤骨架密实级配沥青混合料抗压强度、劈裂强度和动稳定度分别提高了26%～28%、20%～30%和22%～27%.成果可供工程实践参考.

纤维对强嵌挤骨架密实沥青混合料路用性能的影响

通过室内车辙试验、低温弯曲试验和三点小梁疲劳试验研究了3种纤维对强嵌挤骨架密实(SISG)沥青混合料路用性能的影响,结果表明随纤维掺量的增加,SISG沥青混合料动稳定度及低温弯曲应变呈先增后减的趋势。矿物纤维、木质素纤维和聚酯纤维掺量分别为0. 3%、0. 5%、0. 2%时,SISG沥青混合料高温性能、低温性能达到最佳。与未掺纤维SISG沥青混合料相比,0. 3%矿物纤维、0. 5%木质素纤维和0. 2%聚酯纤维SISG沥青混合料高温性能分别可提升22%、13%、20%,低温性能分别可提升32%、30%、23%,疲劳性能分别可提升25%、6%、36%。

两种骨架密实级配水泥稳定碎石的性能对比研究

为了对比《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）中骨架密实级配（GF）与多级嵌挤骨架密实级配（MG）水泥稳定碎石之间的组成与性能差异,并深入研究MG级配水泥稳定碎石的性能,通过室内振动击实试验、力学强度试验和CBR颗粒流模拟技术对两种级配水泥稳定碎石组成结构及路用性能进行了对比研究,结果表明：与GF级配矿料相比,MG级配矿料的CBR值提高了8%~15%;与GF级配水泥稳定碎石相比,MG级配水泥稳定碎石最大干密度平均提高了1.4%,且易于压实,28d抗压强度提高了6%~12%,极限抗压强度提高了8%~20%,劈裂强度提高了8%~15%左右。实体工程应用结果表明,MG级配水泥稳定碎石有更好的抗裂性能。因此,MG级配水泥稳定碎石具有广阔的应用前景。

两种骨架密实级配水泥稳定碎石的性能对比研究

为了对比《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中骨架密实级配(GF)和多级嵌挤骨架密实级配(MG)水泥稳定碎石之间的组成与性能差异,并深入研究MG级配水泥稳定碎石的性能,通过室内振动击实试验、力学强度试验和CBR颗粒流模拟技术对两种级配水泥稳定碎石组成结构及路用性能进行了对比研究,结果表明:与GF级配矿料相比,MG级配矿料的CBR值提高了8%~15%;与GF级配水泥稳定碎石相比,MG级配水泥稳定碎石最大干密度平均提高了1.4%,且易于压实,28d抗压强度提高了6%~12%、极限抗压强度提高了8%~20%,劈裂强度提高了8%~15%左右;实体工程应用结果表明,MG级配水泥稳定碎石有更好的抗裂性能。因此,MG级配水泥稳定碎石具有广阔的应用前景。

水泥稳定碎石强嵌挤型骨架密实级配研究

为了提高水泥稳定碎石路用性能,分析了水泥稳定碎石组成结构对性能影响规律,提出级配设计原则和强嵌挤骨架密实级配,并通过室内试验验证了其路用性能。结果表明:强嵌挤骨架密实级配中9.5mm以上集料、4.75mm以下集料和0.075mm以下集料用量多,4.75～9.5mm集料用量少;强嵌挤骨架密实级配矿料的CBR值比规范骨架密实级配矿料提高了8%～14%;与规范骨架密实级配水泥稳定碎石相比,强嵌挤骨架密实级配水泥稳定碎石28天抗压强度、极限强度和劈裂强度分别提高了6%～12%、8%～20%、8%～15%。

多级嵌挤型水性环氧树脂微表处的路用耐久性研究

微表处作为一种常见的预防性养护技术,在工程应用中普遍存在。因高温稳定性低、层间黏结性不够而导致路面出现耐久性不足、抗剥落和抗车辙性能差、容易飞散等。针对集料满足规范要求而微表处级配不合理,乳化沥青满足要求而实际黏结强度和抗高温稳定、抗车辙性能不足等问题,提出了采用多级嵌挤型水性环氧树脂微表处的设计方法,并研究了影响路用性能的主要因素来提高微表处的路用耐久性。通过激光粒度分析了不同比例水性环氧和乳化沥青共混物的粒度变化特征,研究了水性环氧树脂的固化养生时间。基于多级嵌挤级配理论和贝雷法设计了3种级配的微表处混合料,通过1 h湿轮磨耗试验、6 d湿轮磨耗试验以及轮辙变形试验研究了级配、油石比和水性环氧树脂掺量对微表处混合料耐磨耗性能、抗水损性能和抗车辙变形的影响。研究表明:水性环氧树脂的固化反应具有明显阶段性,共混比例会影响固化所需时间;应用多级嵌挤级配理论中的粗集料比RCA指标可以优化微表处集料级配设计,粗集料比RCA应控制在0.5~1.0;应用水性环氧树脂有利于提升微表处混合料的耐磨耗、耐水损能力和抗车辙变形能力,适宜的集料级配和油石比以及固化养生时间是水性环氧树脂发挥自身改性作用的前提,建议外加掺量为5.0%~7.0%。

高等级高性能沥青路面施工控制技术

提出了常用集料组成的建议值,并证明是既抗车辙又防渗透水的合理组成,同时针对该沥青混合料组成确定了最佳施工控制技术,从而保证了所提出的沥青混合料的性能与路面的使用性能相适应。

纤维材料对骨架密实沥青混合料路用性能的影响

针对添加3种纤维材料的沥青混合料,分别开展低温弯曲试验、小梁弯曲疲劳试验、车辙试验,分析纤维材料与强嵌挤骨架密实(SISG)沥青混合料路用性能的关系,试验结果表明:矿物纤维、聚酯纤维对沥青混合料路用性能的改善作用大于木质素纤维,原因是矿物纤维、聚酯纤维的力学性能、分散性较好,可大量吸附沥青,有效提高结构沥青比例,同时纤维沥青的黏结强度更高,可有效提高沥青黏附力,从而改善沥青混合料的路用性能。

纤维对嵌挤骨架密实沥青混合料疲劳性能的影响

通过室内试验研究了纤维对嵌挤骨架密实沥青混合料(SISG)疲劳性能的影响,应用威布尔分布建立疲劳方程,并与规范级配沥青混合料(GF)疲劳性能进行了对比。研究结果表明,与规范级配沥青混合料相比,SISG沥青混合料疲劳寿命最少提升17%;与不掺纤维SISG级配沥青混合料相比,在最佳掺量下掺木质素纤维、矿物纤维和聚酯纤维的SISG沥青混合料的疲劳寿命最少分别可提升2%、32%、48%。

强嵌挤骨架密实二灰稳定碎石设计与性能

为了提高二灰稳定碎石路用性能,依据逐级填充理论和粒子干涉理论提出了强嵌挤骨架密实二灰稳定碎石设计方法,并通过室内试验验证了其路用性能。结果表明:采用本文提出的多级嵌挤骨架密实型二灰碎石组成设计方法,能使二灰碎石具有良好的路用性能。与规范级配二灰碎石相比,采用本文设计方法的二灰碎石后期强度(180天)提高了18%、温缩系数和干缩系数分别降低了15%和45%、抗冲刷性能提高了20%,具有广阔的应用前景。

沥青混合料组成设计研究

研究目的:本文主要从对沥青混合料组成设计要求、理论分析、具体工程实例几方面来开展研究,研究嵌挤紧密骨架型结构的粗细矿料级配较开级配与密集型悬浮级配的优异性。研究结论:(1)规范的级配范围修改趋向也证明S型密实嵌挤型级配在一定程度上已被普遍接受;(2)沥青混合料的组成设计应充分考虑原材料成本、混合料拌合生产成本、施工控制成本、后期养护成本,把沥青混合料的综合施工成本控制到最低;(3)在容许情况下,应尽可能把粗骨料的矿料间隙率设计的小一些,通过调整细骨料、填料调整混合料整体间隙率,优化混合料性能。(4)该研究成果适用于各等级公路工程、高速铁路基床表层热拌沥青混合料的生产。