开级配沥青混合料的细观结构特征与影响因素研究

通过数字图像处理技术,深入探索OGFC(Open-Graded Friction Course)混合料细观结构中空隙的分布、大小和复杂程度,并且分析出空隙数量、面积、空隙分形维数等参数的变化趋势,从而更好地了解这些参数与混合料性能之间的关联。结果表明:OGFC混合料试件断面图像的空隙数量、空隙面积和空隙分形维数等参数同混合料性能密切相关,且相互之间具备良好的线性回归关系。

密级配橡胶沥青路面降噪技术原理与研究综述

密级配橡胶沥青路面是低噪声路面发展的新形式。为了推动低噪声路面的发展,阐述了轮胎/路面噪声的产生、增强机理及密级配橡胶沥青路面的降噪机理和降噪效果。首先介绍大孔隙和密级配两种类型降噪沥青路面及其降噪机理,然后对轮胎/路面噪声的产生和增强机制进行论述,接着针对密级配降噪沥青路面降噪模式、胎路噪声的影响因素及检测方法进行重点评述,最后对密级配低噪声沥青路面的发展及优化方向进行展望。大多数低噪声沥青路面都偏向于开级配大孔隙类型,对密级配沥青路面的降噪机理及实现路径研究较少。开级配大孔隙沥青路面在孔隙堵塞时,其降噪效果急剧下降,并且堵塞的孔隙难以恢复,这制约了其广泛使用。而密级配橡胶沥青路面通常依靠自身丰富的表面纹理及橡胶颗粒的弹性实现吸声阻尼降噪,故不存在上述不足。密级配橡胶沥青路面虽在降噪效果方面不如开级配大孔隙路面,但因其优异的路用性能和持久稳定的降噪效果,已成为低噪声路面在实际工程应用中的重要选择。为了更好应用密级配橡胶降噪沥青路面,未来应重点研究影响其降噪效果的诸多重要因素,如橡胶颗粒的掺入方式、粒径和掺量等。

密级配沥青稳定碎石基层施工技术研究

采用ATB-25型级配设计,对密级配沥青稳定碎石柔性基层应用特点、原材料选定、配合比设计和施工技术展开研究,通过马歇尔稳定度试验确定最佳油石比,并探讨密级配沥青稳定碎石基层施工质量控制措施。经研究可知,沥青稳定碎石基层结构类型在使用过程中性能稳定,能够为上面层提供良好的平整度和耐久性,可以在很大程度上消除半刚性基层易产生早期损坏危害。

生阳极配方中沥青含量的探讨

铝用预焙阳极生产的主要原料为煅后焦和改质沥青,其中沥青作粘结剂,合理的沥青添加量,可以提高阳极的密度和机械强度、降低电阻率,改善预焙阳极质量。本文结合目前炭阳极生产企业的实际,以理论计算为依据,探讨了如何随着原料、配方组成的变化来调整沥青的配比,论述了骨料预热、糊料混捏工艺参数,以及粉料性能对沥青使用量的影响,从而实现配方中沥青含量达到最佳的目标。

密级配沥青混合料矿料分布分形特征

为了确定密级配沥青混合料矿料分形分维的适用条件,利用最小二乘法对矿料级配双对数坐标图进行线性拟合,得到矿料分布分形维数,在此基础上,按照定义的模糊分维对《公路沥青路面施工技术规范》中密级配沥青混合料矿料分形分布特征——分形维数和自相似性进行了判定。结果表明:沥青混合料矿料级配分布是一个模糊分形系统,不具有严格的自相似性,而是统计意义上的自相似;密级配沥青混合料矿料级配的分形维数在2.33～2.59范围内变化,且在同一尺度范围内,级配上限比级配下限具有更高的分维数;密级配沥青混合料矿料级配的分布具有较为显著的一重分形,只需一个分形维数就可以表征该级配的分形特征。

基于氢氧化铝阻燃体系的开级配沥青磨耗层防火面层研究

基于氢氧化铝(ATH)沥青阻燃体系,通过极限氧指数与闪点温度测试,研究ATH与氢氧化镁(MH)的阻燃性能及Zeolite沸石粉的阻燃促进作用,提出ATH,MH及Zeolite沸石粉的复合阻燃沥青配合设计,利用研究成果制备开级配沥青磨耗层(OGFC)沥青混合料并测试其阻燃、路用性能。研究结果表明:ATH,MH和Zeolite三者按比例复合制备的阻燃沥青极限氧指数可达到29%以上,闪点温度近420℃,阻燃性能优异;所制备的OGFC沥青混凝土,当空隙率为20%时,动稳定度达到7365次/mm,燃烧时间较水泥混凝土缩短一半,逃逸汽油量高达89%,路表温度控制在200℃以下,空气温度不足50℃,其阻燃、路用性能优异。

粗级配沥青混合料骨架结构的细观分析

将数值模拟方法与室内试验相结合,从细观角度探讨了粗级配沥青混合料的骨架特征。从混合料的矿料组成看,根据不同粒径粗集料的组成百分比的变化,粗集料既可能是构成混合料的骨架单元,也可能起充填骨架间空隙的作用。以1/2最大公称尺寸作为粗集料偏粗及偏细骨料的分界尺寸,则当粒径小于分界尺寸的集料含量增加时,偏细的粗集料起充填作用的可能性随之增大,即细集料含量会影响混合料细观结构的传力特征;当细集料充填量足够大时,相当数量的细集料将具有与粗集料类似的结构特征,从而导致混合料由密实骨架结构向悬浮密实结构的转化。

沥青混合料矿料级配分形特性研究

该文以嵌挤密实型沥青混合料级配分形分析思路对比分析了连续级配和间断级配的分形特性,结果表明:连续级配、嵌挤密实型沥青混合料级配和间断级配具有二度域分形特征,可以按照二度域分形级配来研究。在此基础上,结合二度域级配分形特征图,引入参数K、ΔD、tana和∠a详细阐述了连续级配、嵌挤密实型沥青混合料级配和间断级配三者之间的内在关系;探讨了参数K的几何、物理意义及其与沥青混合料性能指标的相关性。研究结果表明:参数K、ΔD、tan a和∠a可定量反映连续级配、嵌挤密实性沥青混合料级配和间断级配三者之间的转化关系;其中参数K物理意义是粗细集料的相对粗细比,几何意义是二度域分形级配直角坐标系中级配坐标点与坐标原点连线的斜率;参数K可定量反映粗细集料的相互作用情况,可作为沥青混合料级配的分形评价指标,结合矿料级配分形参数,建立了沥青混合料级配分形指标体系。

开级配沥青磨耗层降低路面噪声优化

为了评估开级配沥青磨耗层(OGFC)在降低路面噪声方面的性能,采用击实法制备了20种集料级配组成的OGFC混合料(OGFC-16、OGFC-13、OGFC-10和OGFC-5)马歇尔试件,利用驻波管按1/3倍频测得了不同试件的吸声频谱,并与密级配沥青混合料(AC-13)进行了对比.结果表明:OGFC混合料的吸声频谱近似呈现出先升后降的变化规律,AC-13混合料的吸声频谱没有明显起伏变化,OGFC混合料的吸声系数要远大于AC-13;随着空隙率的增加,OGFC混合料的平均和峰值吸声系数逐渐增大,峰值频率向高频方向移动,并得到了吸声系数和降噪值随空隙率变化的数学表达式;对于空隙率相近的OGFC混合料,平均吸声系数几乎不受级配组成的影响,峰值频率随着公称最大粒径的增加向高频方向移动;随着试件厚度的减小,同一OGFC混合料试件的峰值吸声系数略有增加,峰值吸声频率向高频方向移动,但平均吸声系数明显衰减.因此,在满足路用性能和排水性能的前提下,降噪效果可作为优化OGFC混合料的依据,其空隙率宜为20%~23%.

开级配沥青磨耗层宏观构造特征及其降雨条件下抗滑性能研究

使用三维扫描仪获取3种级配OGFC沥青混合料试件表面三维数据,计算了试件表面的平均轮廓深度(MPD)、峰顶数目和算术平均峰顶曲率,用摆式仪对不同降雨量条件下OGFC试件的抗滑性能进行了测试,并分析了表面特征与抗滑性能的关系。结果表明,OGFC的MPD随着级配变粗呈增大趋势;OGFC试件表面的总峰顶数目随级配变细而增多,且峰顶数目在深度方向呈偏态分布,而算术平均峰顶曲率与级配无明显关系;随着降雨量增加,OGFC的摩擦系数先迅速减小,略有增大后,趋于稳定;降雨条件下,OGFC摩擦系数与MPD有一定关系,但受浅层表面峰顶数量的影响更大。

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.

空隙特征对开级配沥青混合料路用性能的影响

为了进一步探究空隙特征对开级配沥青混合料(open-graded friction course)路用性能的影响,研究采用MATLAB数字图像处理技术,获取了功能性沥青混合料(OGFC-13、OGFC-16)试件断面的细观图像,同时对OGFC沥青混合料进行了力学性能试验与排水性能试验。研究结果表明:OGFC-13的总空隙数量以及空隙面积在10mm^2以上的空隙数量均多于OGFC-16,而后者的连通空隙多于前者;OGFC-16的排水性能好于OGFC-13,但易遭受水损害;OGFC-13的低温性能和水稳定好于OGFC-16,而高温性能则相反;通过空隙形态图像可以更加明显看出,OGFC-13中的空隙被细集料堵塞,而OGFC-16的空隙堵塞程度明显较低,这就使得OGFC-16具有更好的排水性能和较差的低温性能和水稳定性。

开级配大粒径沥青混合料水稳定性试验研究

文章通过浸水大马歇尔试验和冻融劈裂试验,研究不同集料级配、沥青用量、矿粉质量分数和水泥掺量等条件下开级配大粒径沥青混合料(OLSM)的水稳定性。结果表明:随着粗集料的增多、空隙率的增大,OLSM的水稳定性降低,且当空隙率小于20%时,其具有良好的水稳定性;沥青用量对OLSM水稳定性的影响不明显;适当增加矿粉质量分数能显著提高OLSM的水稳定性;水泥代替矿粉能显著提高OLSM的水稳定性,且水泥最佳掺量为2%。

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。

类似级配沥青混合料最佳油石比关系研究

利用压实热拌沥青混合料的空隙率和矿料间隙率等体积特性,考虑集料吸收沥青的情况,提出了“有效油石体积比”的概念,依据最佳有效油石体积比,分析研究了同类级配矿料的最佳油石比之间的关系,建立了具有普遍意义的关系式,并与新的公路沥青路面施工技术规范提供的预估公式作了比较.

开级配沥青混合料损伤-自愈合行为影响因素研究

开级配沥青混合料因具有较大的结合料黏度及孔隙率,其损伤-自愈合特性具有特殊性。基于4点弯曲疲劳试验,研究了影响大孔隙开级配排水式沥青磨耗层(OGFC)自愈合性能的因素,并通过在愈合温度、愈合湿度以及损伤程度等多种因素条件下研究了OGFC自愈合特性的影响规律。结果表明:愈合温度对OGFC的自愈合性能具有积极影响;高温愈合条件下,OGFC的自愈合效率随公称最大粒径的增大而减小;低温条件下,不同公称最大粒径的OGFC自愈合效率差异较小,自愈合速率较为缓慢;愈合湿度和损伤程度对OGFC的自愈合性能具有消极影响,当OGFC的愈合湿度超过50%,其自愈合效率显著下降,当损伤程度为75%时,OGFC-16混合料的愈合效率骤降至5%左右,表明损伤程度越大,OGFC自愈合越困难。

密级配沥青稳定碎石基层配合比设计试验研究

针对密集配沥青稳定碎石基层设计,提出了级配选择的基本方法。通过工程实例,验证了此方法的优越性,为全面应用密级配沥青稳定碎石基层提出了技术基础。

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。