季冻区OGFC沥青混合料车辙预估模型研究

目的研究季冻区OGFC沥青混合料的高温抗车辙能力,建立车辙预估模型,推广OGFC沥青混合料在季冻区的应用。方法采用车辙试验系统进行车辙试验,分析轴载作用次数、试件高度、温度、抗剪强度、冻融循环次数对OGFC沥青混合料车辙深度的影响;基于经验法建立季冻区OGFC沥青混合料车辙预估模型,通过最小二乘法拟合模型参数,对建立的预估模型进行室内试验验证以及有限元对比分析。结果各影响因素与车辙深度呈现幂函数关系,冻融循环作用加速车辙形成,室内试验实测车辙深度与模型预估的车辙深度相对误差为0.11%~9.81%。结论经验法建立的季冻区OGFC沥青混合料车辙预估模型预估精度较高,预估模型误差受试验条件和材料参数影响,其中材料参数影响较明显。

基于声学参数的OGFC沥青混合料吸声性能优化

多孔材料吸声系数的唯象模型考虑了声波在空隙结构中传播产生的能量耗散,构建基于声学参数的模型,可对吸声系数进行较好的预测。为了准确获取OGFC沥青混合料的5个声学参数(孔隙率、流阻率、曲折因子、黏性/热效特征长度)以构建声学模型,首先,通过实测与反演结合的方法制备了不同孔隙率、不同级配类型的OGFC沥青混合料,使用驻波管测试了吸声系数;其次,开发了适用于混合料的流阻率测量设备,利用实测的空隙率、吸声系数和流阻率,基于遗传算法编写反演程序对OGFC的曲折因子、黏性/热效特征长度进行反演;再次,建立驻波管的有限元模型验证了声学参数的正确性,分析了声学参数单因素对吸声性能的影响;最后,基于声学参数对吸声性能进行了优化。结果表明:OGFC的空隙率越高和公称最大粒径越大,平均吸声系数和峰值吸声系数均越大;所构建的模型能够较好体现混合料的吸声特性,峰值吸声系数及出现的频率与实测值吻合;空隙率、黏性特征长度和热效特征长度增大,以及曲折因子减小,均有利于提高吸声性能,根据声学参数对混合料吸声性能的优化结果,最佳的吸声性能应将空隙率控制在22%左右。

纤维对OGFC沥青混合料耐久性能的影响

为明确纤维改性开级配抗滑磨耗层(Open Graded Friction Course,OGFC)沥青混合料的耐久性,以某国道改建工程为依托,采用木质素纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维制备OGFC沥青混合料,利用烘箱加热法模拟沥青混合料的老化程度,研究了老化前后混合料的高低温性能、水稳定性和抗冻性。结果表明:相比普通沥青混合料,纤维改性沥青混合料的各项性能均有所改善,其中玄武岩纤维对OGFC沥青混合料性能提升效果最显著;随着老化时间的延长,纤维改性OGFC沥青混合料的马歇尔稳定度和浸水飞散损失持续增大,说明老化作用对OGFC沥青混合料的高温性能有提升效果,但对水稳定性不利。

粗集料棱角性对OGFC多孔沥青混合料性能的影响

采用洛杉矶磨耗机对粗集料进行不同程度磨耗后,按照OGFC-10、OGFC-13和OGFC-16等3种级配制备了12种OGFC沥青混合料。在室内借助集料图像测量系统得到了不同OGFC沥青混合料的粗集料棱角性综合值Ic,并测试了各沥青混合料的相关路用性能。结果表明,当集料级配相同时,粗集料棱角性下降会造成OGFC沥青混合料马歇尔稳定度、动稳定度、空隙率和抗滑性能均有明显下降,但对渗水性能影响不大。当集料级配不同时,3种OGFC沥青混合料中,随着粗集料棱角性综合值Ic的下降,OGFC-16的马歇尔稳定度、动稳定度和抗滑性能下降最明显,OGFC-10的空隙率下降最明显。

复合改性排水式沥青混合料性能研究

【目的】为提升开级配OGFC排水式沥青路面的使用年限,减小对进口高黏沥青的依赖。【方法】本研究选用氧化石墨烯及竹纤维对沥青开展复合改性,并进行沥青胶浆性能及混合料路用性能研究,分析复合改性沥青替代TPS高黏沥青的可能性。【结果】试验结果表明,竹纤维的最佳掺量为0.3%;氧化石墨烯及竹纤维的掺入均能改善OGFC-13混合料的高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损害能力。【结论】氧化石墨烯及竹纤维能够改善沥青胶浆及沥青混合料的性能,具有替代TPS高黏沥青的能力。

再生透水沥青混合料性能研究

为将透水沥青混合料(OGFC)旧料再生还原为OGFC,从而充分利用旧料中的优质集料和高粘沥青,该文对含20%OGFC旧料的再生OGFC-13(ROGFC-13)进行了性能评价和性能改善措施研究。研究结果表明:同OGFC-13相比,ROGFC-13动稳定度、马歇尔稳定度等都有所提高,但抗水损害性能和低温性能较差;通过在ROGFC中添加0.3%的木质素纤维,解决了ROGFC沥青析漏损失增长过快的问题,提高了油石比,从而改善了ROGFC的抗水损害性能和低温性能。

OGFC沥青混合料的组成设计及施工要点分析

OGFC沥青混合料属于典型的开级配骨架空隙结构,空隙率在很大程度上直接决定了其路用性能表现。为探寻一种能够科学、准确挖掘OGFC沥青混合料最佳目标空隙率及对应级配的方法,在CAVF设计方法基础上,设计了多组OGFC沥青混合料目标空隙率并分别开展级配优化设计,探究各组沥青混合料路用性能变化规律。通过对比排水性能、高温稳定性、抗滑性能及水稳定性总体表现,推荐了最佳的20%目标空隙率及对应级配和配合比设计结果,并重点论述了OGFC沥青混合料的施工要点。本研究成果可为OGFC沥青混合料的设计及施工全过程控制提供一定的借鉴。

纤维对开级配抗滑磨耗层沥青混合料性能的影响

开级配抗滑磨耗层(OGFC)沥青混合料具有高孔隙率的特点,能大幅度降低路面噪声,及时排走路面积水,以减少路面溅水和水雾,提高雨天行车速度和安全性。分析纤维在OGFC沥青混合料中的作用机理,通过试验表明,纤维能提高OGFC沥青混合料的高温稳定性和抗车辙能力。

排水路面高黏沥青及其混合料性能试验研究

排水沥青路面具有抵抗车辆滑移、减轻行车水雾、降低道路噪音等优点,可有效减少城市雨洪灾害和水污染,其性能研究是海绵城市建设的一项关键技术。试验以自主研发的高黏沥青为基础,设计了排水路面用OGFC-13型高黏沥青混合料,依据空隙率与沥青用量的变化关系确定最佳沥青用量,以析漏试验和飞散试验检验其合理性,通过室内试验评价了高黏排水沥青混合料的路用性能,并与相同结构组成的稳定型改性沥青混合料进行对比分析。结果表明:自主研发的高黏沥青60℃动力黏度达到了9.6×10~4 Pa·s,对提高排水沥青混合料的强度有利;高黏沥青用于制作排水沥青混合料时,各项路用性能均优于稳定型橡胶改性沥青胶结料,用于排水沥青混合料设计具有路用性能优势。

氧化石墨烯-竹纤维复合改性排水式磨耗层沥青混合料性能研究

为改善开级配排水式磨耗层OGFC沥青路面耐久性能,降低对进口高粘沥青的依赖,选用氧化石墨烯及竹纤维对沥青进行复合改性,并进行沥青胶浆相关黏度试验及沥青混合料路用性能研究,以评价复合改性沥青替代TPS高粘沥青的可能性。选用工程上常用的OGFC-13矿料级配展开研究,通过对不同复合改性沥青及TPS高粘沥青进行相关黏度试验得出,GO及竹纤维复合改性沥青具有替代TPS高粘沥青的潜质。通过配合比设计及相关路用性能研究得出,竹纤维的最佳掺量为0.3%;GO及竹纤维的掺入均能改善OGFC-13混合料的高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损害能力;而对抗滑及排水性能影响不大,综合考虑70^(#)+0.05%GO+0.3%竹纤维、SBS+0.2%GO、SBS+0.2%GO+0.3%竹纤维此3种复合改性OGFC-13混合料的整体路用性能优于TPS高粘沥青混合料。

基于LID理念的“海绵城市”OGFC混合料渗透性能研究

近年来,随着我国城市化步伐的加快,水资源问题也变得越来越来突出,作为雨洪管理的“海绵城市”LID理念也由此应运而生,为解决和改善城市供水及内涝问题提供了一剂良方,OGFC沥青混合料是一种大孔隙排水降噪沥青路面,具有优秀的排水降噪及安全性、舒适性等优点,被广泛应用于城市道路、辅车道、停车场等工程,在我国推行的“海绵城市”时被优先考虑和鼓励应用。

耐碱玻璃纤维与纳米二氧化硅材料对OGFC性能的影响研究

为改善开级配沥青磨耗层混合料(OGFC)的物理力学性能,提升其路用性能,文章采用耐碱玻璃纤维与纳米二氧化硅两种材料制备改性OGFC沥青混合料试件,并通过开展析漏试验、肯塔堡飞散试验、渗水试验、抗滑试验、冻融劈裂试验以及车辙试验,分析耐碱玻璃纤维与纳米二氧化硅对改性OGFC沥青混合料路用性能的影响。结果表明:掺入耐碱玻璃纤维和纳米二氧化硅材料可明显改善OGFC老化前、后的抗飞散性能,适当降低老化作用对其内聚力和耐磨性的影响,同时对于OGFC沥青混合料的抗滑性能、水稳定性及高温稳定性也有明显的改善作用;在0.2%耐碱玻璃纤维和4%纳米二氧化硅材料复合改性作用下,OGFC沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度提升幅度达34%,动稳定度指标提升幅度达20%。

低噪声沥青路面的应用研究

降低路面噪声是建设生态型城市的需要。采用大孔隙、排水式沥青混合料OGFC做路面表面层,因其孔隙大,表面粗糙,具有抗滑降噪的作用;雨天行车无水雾、无水漂现象,提高行车的安全性。适用于多雨地区的高速公路及需要降低噪声的道路路面。该文介绍了低噪音沥青路面的结构设计及施工要求,可供相关专业人员参考。

基于水稳性分析的OGFC沥青混合料路用性能研究

本文介绍了排水型沥青混合料中的主要类型OGFC沥青混合料的水稳性问题,分析了OGFC沥青混合料水稳性的重要性,并在试验的基础上总结了沥青混合料水稳性分别受沥青本身质量尤其是动力粘度的影响非常大,60℃动力粘度越大水稳性也越好,粗细集料宜为碱性且与沥青的粘附性应良好,并分析了干燥、浸水时混合料强度的变化规律,最后分析了浸水时间、浸水温度对OGFC沥青混合料水稳性的影响,得出了低温条件下水稳性虽然较差但不会发生损坏,而60℃以上的高温更加容易破坏的结论。

Nano-TiO_2掺量对OGFC-13降解尾气效果及路用性能影响

为了评价Nano-TiO_2添加到OGFC-13沥青混合料中对汽车尾气的降解效果及路用性能的影响,配制了Nano-TiO_2掺量分别为30%、50%、70%(矿粉等体积代替比例)的OGFC-13沥青混合料,利用所开发的尾气降解效果模拟评价系统,进行了检测评价.结果表明,在OGFC-13中添加Nano-TiO_2可降解尾气中的NO、HC、CO等有害气体,且降解效果随Nano-TiO_2添加量的增加而提高,而对沥青混合料的路用性能影响较小.相对AC-13而言,OGFC-13对尾气降解效果更明显.综合考虑经济与技术因素,推荐Nano-TiO_2在OGFC-13中的掺量为50%.

基于单轴压缩试验的环氧沥青OGFC混合料动态模量研究

为研究环氧沥青OGFC混合料的动态特性,采用UTM试验机,在-10、5、20、50℃以及0. 1、0. 2、0. 5、1、2、5、10、25Hz条件下,通过单轴压缩试验测试环氧沥青OGFC混合料的动态模量,并针对温度、加载频率对环氧沥青OGFC混合料动态模量的影响进行分析,依据时间—温度等效原理,通过非线性最小二乘法拟合分析建立环氧沥青OGFC混合料的预估模型。研究结果表明,环氧沥青OFGC混合料动态模量受温度的影响程度较大,随温度的升高而显著降低,同时也随频率的增大而增大。最后通过建立参考温度为20℃的环氧沥青OGFC动态模量主曲线,可为环氧OGFC沥青路面结构设计提供可靠的参数,对于环氧OGFC路面的推广使用具有重要意义。

OGFC孔隙排水渗流模拟分析

基于X-ray技术,对OGFC大孔隙沥青混合料马歇尔试件进行逆向三维重构,重构后能够形象地展示OGFC混合料的内部构造,并对提取的试件内部三维连通孔隙模型进行渗流模拟,可计算出孔隙水流速度及压力流线图,同时得到水流压力场三维分布图,并计算出绝对渗流率。

上海市黄浦江越江隧道路面结构的演化与展望

上海市黄浦江早期越江隧道内路面结构较多的是采用水泥混凝土路面结构。由于其抗滑性能衰减快、噪声大等缺点,所以在20世纪90年代末开始采用沥青混合料铺装层,以提高行车的安全性与舒适性。目前为了解决隧道内的防火问题,正在进行阻燃沥青、OGFC多孔沥青混合料面层应用等科学研究。

基于灰关联理论的再生排水路面的性能分析

为了研究排水路面(OGFC-13)掺入不同掺量再生沥青混合料(RAP)对其路用性能的影响,采用体积法(CAVF)优化设计OGFC-13沥青混合料级配,进行浸水马歇尔试验、车辙试验和冻融劈裂试验,通过灰色关联分析理论对实验结果进行分析。结果表明:随RAP掺量的增大,其沥青混合料高温稳定性能和马歇尔稳定度都有一定提升,但水稳定性有轻微降低,当RAP掺量超过30%,沥青混合料的高温稳定性增长变缓,且冻融劈裂强度比下降趋势变大,通过计算灰色关联度发现掺入再生料(RAP)对排水路面(OGFC-13)路用性能影响排序为高温稳定性>水稳定性>空隙率>渗水性。