水泥稳定土开级配碎石透水基层的应用

水泥稳定级配碎石透水基层主要利用级配碎石的渗透性与水泥稳定性,使路面基层结构具有渗透性能好、强度高、易施工、适应性广等特点。本文结合某高速公路隧道工程实例,介绍水泥稳定级配碎石的透水性能、原材料组成设计与选择。

谈水泥稳定开级配碎石透水基层的应用

水泥稳定开级配碎石透水层,采用常规试验检测方法,施工机械设备投入不多,可降低工程造价,各项指标满足基层强度及透水性要求。在高速公路的隧道基层及其他有排水要求的基层中值得推广应用。

开级配碎石透水基层集料颗粒微观接触劣化机制

针对服役期开级配碎石透水基层集料颗粒微观接触劣化问题,研制了界面微观摩擦磨损劣化试验台,分析了界面微观摩擦磨损作用参数对集料颗粒接触界面微观劣化的影响规律,研究了服役期开级配碎石透水基层内部集料颗粒接触界面微观摩擦、磨损、界面构造水平及分布特性的演变规律。结果表明:集料颗粒接触界面微观劣化最佳试验参数为:10 N的法向接触荷载、5 Hz的相互作用频率和5 mm的相互作用位移幅值;水存在工况下玄武岩、石灰岩、花岗岩3种工程常见母岩材质的集料颗粒接触界面摩擦因数,均出现不同程度的降低现象,质地较软的石灰岩集料颗粒接触界面摩擦因数降低程度最大;集料颗粒接触界面磨损主要发生在颗粒摩擦接触初期阶段,水环境的存在一定程度上降低了集料颗粒接触界面磨损程度;磨屑造成的集料颗粒接触界面磨斑表面长波低频段和短波高频段的纹理构造水平低于集料颗粒自身晶粒构造造成的中波中频段纹理构造水平,水存在工况能够降低长波低频段和短波高频段的纹理构造,凸显集料颗粒自身晶粒构造造成的中波中频段纹理构造。研究成果有望为长寿命透水路面透水基层建设提供理论借鉴。

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。

级配对开级配大粒径沥青碎石路用性能的影响

为了分析集料级配对开级配大粒径沥青碎石路用性能的影响,采用变i法设计开级配大粒径沥青碎石(OLSM)的集料级配,通过浸水大马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和低温弯曲试验等性能试验,研究OLSM集料级配与其空隙率、强度、水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性等路用性能的关系.结果表明:随着i值的减小、粗集料含量的增加,OLSM的空隙率增大,强度、水稳定性和高温稳定性降低,低温抗裂性先提高后降低;并基于路用性能的技术要求,推荐了满足各项性能的OLSM集料级配.

开级配大粒径沥青碎石OLSM-25细观结构的离散元分析初探

沥青混合料是由沥青和粗细集料等粒状单元共同组成的多相复合材料,目前现有的沥青路面结构设计理论均将路面结构当作均匀连续、各向同性的弹性体进行计算分析,这与沥青混合料自身属于颗粒体非连续微细观结构的实际情况不相符.本文采用离散元方法,运用二维颗粒流程序(PFC2D),对比分析了两种颗粒生成方法的特点及其适用条件,以开级配大粒径沥青碎石混合料(Open-graded Large Stone Asphalt Mixes,OLSM)OLSM-25推荐级配的上限为1#级配,建立了1#级配OLSM-25混合料的二维离散元模型,验证了二维离散元方法用于沥青混合料颗粒体材料数值模拟的可行性,弥补了有限元方法的不足之处,为OLSM-25的细观结构分析开辟了新的解决思路和途径.

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面应力与抗裂机理数值分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一,针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料作为裂缝缓解层的方法,利用其大粒径矿料多、沥青含量少及空隙率大的结构特点消散及吸收裂缝处路面应力。以国内外OLSM参考级配为基础,结合试验段修筑情况,采用有限元方法,建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面三维有限元模型,对设置不同类型裂缝缓解层、1^#-3^#级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面结构进行热-荷载耦合应力对比分析,从宏观力学响应方面阐释了OLSM-25裂缝缓解层的抗裂机理。结果表明：与相同厚度的普通AC-25裂缝缓解层相比,OLSM-25裂缝缓解层的温度敏感性相对较小,具有较高的承载能力和良好的应力消减及缓解性能;在相同的外部荷载作用下,随着1^#-3^#级配OLSM-25空隙率的增大,以及抗压回弹模量和线膨胀系数的降低,其自身的车辆荷载应力、温度应力、耦舍应力呈总体降低趋势。在实际工程应用中,仅从缓解应力效果及抗裂性能方面考虑,选择级配偏粗、空隙率较大的3^#级配OLSM-25作为裂缝缓解层效果较好,但应严格控制施工中的离析问题。

开级配大粒径沥青碎石混合料劈裂试验的离散元数值分析

为了弥补现有沥青路面结构设计理论中将沥青混合料当作完全弹性体进行计算分析的不足,以AC-16,AC-20,开级配大粒径沥青碎石混合料OLSM-25的劈裂强度为研究对象,采用离散元方法,运用二维颗粒流程序(PFC2D),从细观角度入手,对AC-16,AC-20,OLSM-25的劈裂(间接拉伸)试验进行数值模拟,对比分析AC-16,AC-20,OLSM-25圆柱体试件内部集料颗粒之间的接触力、位移矢量、微裂缝数量及其分布规律。结果表明:在峰值轴向力作用下,当沥青混合料圆柱体试件开裂破坏时,随着沥青混合料公称最大粒径、空隙率的增大以及油石比的减小,试件内部集料颗粒之间的接触力由基本均匀趋于相对离散分布,位移矢量存在显著差异,微裂缝数量逐渐减少。与AC-16,AC-20相比,OLSM-25的间接拉伸抗裂效果显著。

粉胶比对开级配大粒径沥青碎石路用性能的影响

为了分析粉胶比对开级配大粒径沥青碎石路用性能的影响,采用室内试验,探索粉胶比与开级配大粒径沥青碎石体积参数、强度及路用性能的关系。发现粉胶比与开级配大粒径沥青碎石技术特性显著相关,随着粉胶比的逐渐增大,其强度、抗车辙能力和抗水损坏能力先提高后降低,抗裂能力逐渐提高。结果表明:70~#沥青下,粉胶比为1.0~1.4时,开级配大粒径沥青碎石各项技术性能良好;在进行开级配大粒径沥青碎石配合比组成设计时,建议70~#沥青下,夏热区粉胶比取1.2~1.4,冬寒区粉胶比取1.0~1.2。

开级配沥青碎石随机凸多边形集料模型

为进行开级配沥青碎石细观力学分析,研究了开级配沥青碎石随机凸多边形集料模型生成方法。为使模型更加逼真,生成过程更加高效,考虑孔隙的模拟,用面积控制集料颗粒的投放,利用蒙特卡罗方法生成二维随机圆形集料模型,引入一系列预判条件改进延凸公式和基块体的生成方法,改进侵入和相交判断方法,并给出2块体相交判断方法,通过延凸,生成二维随机凸多边形集料模型,并通过过程控制使模型的生成符合实际沥青碎石试件的制备过程。模型生成实例表明,本模型生成方法效率较高,较符合真实沥青碎石试件;基于本模型的数值单轴试验结果较符合实际,证明本模型是有效的。

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面热-荷载耦合应力数值分析

针对我国半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面以及旧水泥混凝土路面加铺沥青路面存在的反射裂缝问题,提出采用开级配大粒径沥青碎石(OLSM-25)作为防裂层的路面结构。采用三维有限元法,在OLSM-25防裂层的热–荷载耦合应力影响规律分析的基础上,结合均匀设计、回归分析和退筛法,提出OLSM-25防裂层的热–荷载耦合应力计算公式,为设置开级配大粒径沥青碎石防裂层的路面结构设计提供理论依据。

开级配大粒径沥青碎石混合料沥青路面温度应力影响因素分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一,针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料作为裂缝缓解层的方法。基于开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的温度应力进行分析,探讨了其结构层参数对其温度应力的影响规律。结果表明:开级配LSAM缓解层模量、厚度、空隙率对其自身温度应力具有显著的影响作用,是开级配LSAM缓解层沥青路面结构设计的重要参数。

开级配大粒径沥青碎石低温性能评价

为了探讨小梁弯曲试验评价开级配大粒径沥青碎石(OLSM)低温性能的适用性,分析了试件截面尺寸和跨径对OLSM低温受力特性的影响,提出了OLSM低温性能评价方法;采用改进小梁弯曲试验评价了集料级配、沥青标号、沥青胶浆膜厚度、粉胶比和水泥代替矿粉量等因素对OLSM低温性能的影响.结果表明:标准小梁弯曲试验未能真实反映OLSM低温受力特性,改进小梁弯曲试验适合评价OLSM低温性能;OLSM低温性能随着分形维数的增大先提高后降低,分形维数为2.41~2.44时其低温性能较好;OLSM低温性能随着沥青标号的增加而降低,随着粉胶比和水泥代替矿粉量的增大先提高后降低,在低标号沥青、粉胶比1.0~1.2和水泥代替矿粉量10%~30%的条件下,其低温性能较好;OLSM低温性能随着沥青胶浆膜厚度的增大而提高,但在膜厚度超过50μm之后提高效果已不明显.

开级配沥青稳定碎石最佳沥青用量确定方法研究

针对开级配沥青稳定碎石(ATPB)的材料特点,选用典型的设计级配进行试验研究,建立了以沥青薄膜法进行沥青用量预估、谢伦堡析漏曲线及马歇尔试验验证等步骤综合进行ATPB排水基层混合料的最佳沥青用量确定的方法。对设计的ATPB混合料进行试验研究表明:该材料具有较好的路用性能,文中所用方法确定的ATPB最佳沥青用量较为合理。

开级配大粒径沥青碎石OLSM－25路用性能试验研究

为了研究开级配大粒径沥青碎石混合料（Open—graded Large StoneAsphalt Mixes，OLSM）OLSM－25的路用性能，以应用变I法原理设计的OLSM－25推荐级配上限、中值、下限为1#～3#试验级配，采用大马歇尔试验、无侧限抗压强度试验及抗压回弹模量试验评价其力学特性，采用100mm厚度试板的车辙试验评价OLSM-25的高温稳定性，采用劈裂试验评价OLSM－25的低温抗裂性，采用浸水大马歇尔试验、冻融劈裂试验评价OLSM－25的水稳定性，结果表明：级配对OLSM-25的动稳定度及劈裂强度影响显著；在此基础上提出OLSM－25的力学特性、高温稳定性、s低温抗裂性、水稳定性技术指标，为OLSM－25的配合比设计及施工控制提供了参考依据。

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面交通荷载应力数值分析

针对半刚性基层沥青路面、旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构以及刚性基层沥青路面共同存在的沥青面层反射裂缝1＇7题，提出采用开级配大粒径沥青碎石（Opengraded Large StoneAsphalt Mixes，OLSM）作为防裂层。采用三维有限元法，在OLSM一25防裂层的交通荷载应力影响规律分析的基础上，结合均匀设计、回归分析和退筛法，提出OLSM一25防裂层的交通荷载应力实用计算公式，为OLSM一25防裂层沥青路面结构设计提供理论依据。

开级配大粒径沥青碎石OLSM-25材料组成设计

为了解决半刚性基层沥青路面、旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构以及刚性基层沥青路面共同存在的沥青面层反射裂缝问题，以及半刚性基层沥青路面的水损害问题，提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料（Open—graded Large Stone Asphalt Mixes，OLSM）作为裂缝缓解层的方法，以国内外OLSM参考级配为基础，应用变I法原理设计OLSM-25级配，结合空隙率（15％～20％）要求，提出OLSM-25推荐级配范围；以OLSM-25推荐级配的上限、中值、下限为1#～3#试验级配，采用析漏与飞散试验、大型马歇尔试验，综合稳定度、流值、空隙率、毛体积密度四个指标，最终确定1样～3群级配OLSM-25混合料的最佳沥青用量，为OLSM-25的配合比设计提供了参考依据。

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面疲劳寿命预估研究

为了解决刚性基层沥青路面存在的沥青面层反射裂缝问题，提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料（Open—gradedLargeStoneAsphaltMixes，OLSM）作为裂缝缓解层的方法，以国内外OLSM参考级配为基础，结合试验段修筑情况，采用二维有限元方法，建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面有限元模型，对设置不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面进行疲劳分析，提出OLSM-25缓解层沥青路面疲劳寿命的预估公式，为设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面抗裂设计提供理论依据。结果表明：在车辆荷载偏载作用下，轴载、贫混凝土基层模量及厚度、OLSM-25缓解层厚度对OLSM-25缓解层沥青路面结构的疲劳寿命具有显著影响作用。

开级配沥青稳定碎石混合料排水性能研究

排水能力是开级配沥青稳定碎石(ATPB)基层的主要设计目标,文章采用三种不同级配的ATPB混合料测试其空隙率与渗透系数,提出了满足排水能力的级配设计级混合料指标要求。通过控制4.75mm、2.36mm、0.075mm筛孔通过率及沥青薄膜厚度,设计的混合料各项指标满足要求,排水能力大于其设计要求。

开级配沥青稳定碎石基层混合料设计方法研究

分别采用OGFC设计法和该文中提出的析漏损失指标设计法对2种开级配沥青稳定碎石混合料ATPB30和SACPB30进行了最佳油石比的确定,并对最佳油石比下的沥青稳定碎石混合料进行了排水性能、抗永久变形性能和抗疲劳性能等路用性能的研究。结果表明:析漏损失指标设计法设计的SACPB30除了排水性能稍差于OGFC设计法设计的SACPB30,其余水稳定性、抗永久变形性能、抗疲劳性能和低温抗裂性能均更优。