沥青混合料中集料迁移的表征方法与评价指标综述

集料作为沥青混合料的主要组成部分,通过表征其在混合料中的迁移特性来量化其形态特征和粒径对沥青混合料性能的影响,对研究混合料细观结构变化及预估路面变形类病害有重要意义。目前,表征不同形态特征和粒径集料迁移特性方法的系统性研究仍有待完善。为评述不同集料迁移特性的表征方法与评价指标,本文对表征集料形态特征及粒径分布的传统试验、图像、数值仿真方法进行总结;从数字图像处理、传感器、离散元方法等角度,对现有追踪不同集料迁移及分布特征的光学扫描设备、算法、传感器、软件种类及适用范围等进行对比;通过分析可量化集料迁移特性的空间位移、空间旋转角、欧拉角、加速度、位移增量等17种指标,对混合料中不同集料颗粒运动规律的评价方法进行研究。最后,基于现有表征和评价不同集料迁移特性方法和指标的不足,对未来研究沥青混合料细观结构的方法和评价指标进行展望。

基于集料特性的沥青混合料长期抗滑性能衰减模型

为预测沥青混合料长期抗滑性能,采用小型加速加载试验仪对辉绿岩、玄武岩和石灰岩的3种GAC-13C沥青混合料进行长期抗滑性能衰减试验,进而对集料特性与长期抗滑性能进行灰关联分析,建立了基于集料特性的长期抗滑性能衰减模型.试验结果表明,GAC-13C沥青混合料的长期抗滑性能衰减速率逐渐减小直至趋于稳定;磨光值是长期抗滑指标的初始值和最终值的主要影响因素,压碎值是衰减速率的主要影响因素.

沥青混合料集料接触特性切片图像评价方法

为了评价沥青混合料集料的接触特性,提出了一种较能准确有效评价沥青混合料集料接触特性的新方法。研究中建立了表征集料接触特性的量化指标——接触对,以AC20型沥青混合料为例,对车辙板试件的72幅切片图像进行了分析,通过对所有切片的集料接触数据进行统计分析,得到了集料接触对数目的分布规律。在此基础上,还进行了集料接触特性的影响因素分析,并提出了影响集料接触特性的3个主要因子:4.75 mm以上集料含量C>4.75、细度指数FI和离析指数SI。结果表明这3个因子与集料接触对之间有较好的关联度,集料接触特性变化受3个因子共同作用的影响,单因素或双因素都不能正确反映样本的接触对数目。

细集料性质对沥青混合料体积特性影响分析

细集料是沥青混合料的重要组分,对沥青混合料的路用性能有重要影响。首先比较3种细集料(机制砂、石屑、天然砂)的棱角性及表面粗糙程度等物理性质,然后探讨不同细集料对SMA-13、AC-13两种沥青混合料体积特性的影响。研究结果表明:在SMA-13沥青混合料中,机制砂和石屑对混合料体积特性影响规律基本相同,但在沥青用量增大时也体现出差异;天然砂由于岩性及棱角性的差异,对体积特性的影响与其他两种细集料相比有较大的差别;相同的级配情况下,细集料不同对最佳沥青用量的影响有差异。

基于集料特性与级配的沥青混合料抗滑性能预测方法

该研究的目的在于分析集料的特性和级配对不同沥青混合料抗滑性能的影响。研究中使用不同料源的集料制作沥青混合料面板,并使用美国国家沥青技术中心(NCAT)开发的轮胎磨光仪对沥青混合料面板进行磨耗。通过铺砂法、摆式摩擦仪、动态摩擦系数测试仪(DFT)和环形纹理测试仪(CTM)测量了每块面板的摩擦特性,建立了国际摩阻指数的数学函数,可预测国际摩阻指数(IFI)和沥青混合料的抗滑性能。

集料特性对沥青混合料配合比设计的影响

通过理论分析、室内试验、工程案例相结合的方式,研究了集料特性对混合料配合比设计的影响,包括集料特性对矿料级配的影响、集料特性对沥青用量的影响;通过沥青混合料性能检验,考虑集料特性影响的配合比的性能高于规范要求。

不同径流冲刷作用下多孔炉渣沥青混合料重金属的浸出特性

为明确多孔炉渣沥青混合料作为透水沥青路面结构层材料使用期间发生重金属浸出而污染环境的可能性,本文基于前期研究所得三种粒径炉渣集料用于多孔沥青混合料的最佳方案,针对南京市气温与降雨特征设计了室内模拟实验,研究了不同温度与不同径流冲刷作用下,多孔炉渣沥青混合料中四种重金属(Pb、Zn、Cu和Cr)的浸出行为,重点探讨了径流冲刷作用对重金属浸出行为的影响机制。结果表明,受浸出时间和径流冲刷速率的影响,多孔炉渣沥青混合料中Pb的浸出水平最高,Cu和Cr次之,Zn最低(未检出)。四种重金属的浸出浓度受径流冲刷速率影响显著,Pb、Cr、Cu的浸出浓度均与径流速率呈显著正相关,冲刷速率越大,重金属浸出浓度越高。温度变化对Cu浸出浓度影响显著,浸出浓度随着温度升高而增加。此外,28d模拟实验中各重金属的浸出浓度均低于标准(GB 5084—2021)限值,且满足GB 3838—2002中Ⅲ类地表水质标准,说明南京市海绵城市建设中使用多孔炉渣沥青混合料环境安全性良好。

细集料特性对GAC⁃16沥青混合料技术性能的影响

为了研究细集料特性对GAC-16沥青混合料技术性能的影响,对石灰岩和辉绿岩两种细集料进行了扫描电镜(SEM)、吸柱试验和水煮试验来分析两种细集料的特性。对两种细集料在3种配制方案下成型的GAC-16沥青混合料试件进行了高低温性能、水稳定性和疲劳性能评价;分析了3种GAC-16沥青混合料动态模量在不同加载频率下的变化规律,并依据时-温等效原理和非线性最小二乘法拟合得到3种GAC-16混合料动态模量主曲线;从而全面分析了不同细集料特性对GAC-16混合料技术性能的影响。研究结果表明:辉绿岩细集料具有比石灰岩更高的表面粗糙度和表面自由能,但抗水煮剥落性较差;相较于石灰岩,采用辉绿岩细集料的GAC-16混合料的高温抗车辙性能较好,但同时疲劳寿命和低温抗裂性也较差;这两种细集料对GAC-16混合料的水稳定性能几乎无影响;细集料对GAC-16混合料动态模量具有一定影响,在低频(高温)条件下,辉绿岩细集料制备的GAC-16沥青混合料抗变形能力出现明显的衰减。综合水煮试验、车辙试验以及动态模量试验结果来看,初步认为辉绿岩细集料制备的GAC-16混合料在高温条件下有较高的温度变化敏感性。

细集料几何特性对沥青混合料影响性研究

针对细集料的几何特性(棱角性、扁平、细长颗粒含量和粘土含量)对沥青混合料性能的影响性进行了研究,通过对设计的三个级配方案中细集料材料的替换,研究了不同几何特性细集料对沥青混合料空隙率的影响,即沥青混合料对不同几何特性细集料的敏感性。

基于不同特性集料的沥青混合料性能研究

通过对广东地区常用的闪长岩、辉绿岩和花岗岩三种不同特性岩石的物理性能指标及沥青混合料性能进行了较为全面的分析,考察了不同特性岩石对沥青混合料性能的影响。结果表明,闪长岩的路面性能为最优,辉绿岩的路面性能仅次于闪长岩,花岗岩为最差,因此,推荐使用闪长岩和辉绿岩作为沥青路面的中、上面层材料。

级配对沥青混合料体积特性的影响

基于 15 0组不同级配沥青混合料相关分析的结果 ,提出了调整和控制沥青混合料体积特性的方法 .该方法可以有效提高混合料的设计质量和效率 ,减少试验量 。

排水沥青混合料配合比对磨耗和飞散特性的影响

采用磨耗（raveling）试验和肯特堡（Cantanbro）飞散试验，考察了粗集料、细集料、结合料的不同配合比和排水沥青混合料的不同空隙率对排水沥青混合料磨耗和飞散特性的影响．结果表明，粗集料用量在78％～86％（质量分数，下同）之间变动、细集料用量在9％～17％之间变动对排水沥青混合料的磨耗和飞散特性没有明显影响，但结合料用量在4％～6％之间变动则有明显影响，即随着结合料用量增加，排水沥青混合料的耐磨耗和抗飞散性得到提高；空隙率对排水沥青混合料的磨耗和飞散特性也有明显影响，但其实验数据较分散．所以，为了确保排水沥青路面的路用性能，在集料、级配和结合料选定后，对于结合料用量和空隙率的控制是至关重要的．

粗细集料比对排水性沥青混合料性能的影响

基于马歇尔、贯入剪切、低温SCB、间接拉伸疲劳试验研究了88/12、85/15、80/20、78/22、75/25、70/30共6种粗细集料比例对排水性沥青混合料体积指标和路用性能的影响。试验结果表明：粗细集料比对排水性沥青混合料体积指标和路用性能均有显著影响,粗细集料比合理的排水性沥青混合料具有较高的贯入剪切强度,较小的粗细集料比能有效提高混合料的抗疲劳性能和低温抗裂性能。综合考虑沥青路面的功能性和路用性能,建议的排水性沥青混合料粗细集料比的范围为80/20～75/25。

粗集料骨架间隙率对多孔沥青混合料性能的影响

为了探究粗集料骨架间隙率对多孔沥青混合料体积指标和路用性能的影响,首先采用注水的方式对规范法骨架间隙率测试方法进行改进,对比了改进法和规范法测得骨架间隙率的规律性。进一步通过改变粗集料级配组成的方式,分析了粗集料骨架间隙率对多孔沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等体积指标的影响,以及马歇尔稳定度、飞散损失、动稳定度、渗透系数等路用性能的影响。研究结果表明:采用改进法测试得到的粗集料骨架间隙率比规范法大2%~3%;粗集料级配组成与骨架间隙率之间存在高度的线性关系,进而对多孔沥青混合料的性能产生显著影响。在多孔沥青混合料配合比设计阶段应关注粗集料的级配组成和骨架特性,以提高多孔沥青混合料的性能稳定性。

重复荷载作用下乳化沥青冷再生混合料集料运动特性研究

为探究乳化沥青冷再生混合料在重复荷载作用下内部集料的运动规律,基于重复荷载试验,利用二维数字图像处理技术对不同碾压时段乳化沥青冷再生混合料内部的集料接触点、长轴状态、分维数以及嵌挤规律等集料运动指标进行研究。结果表明:随碾压时间的增长,集料接触点数量增多;集料长轴方向的走势趋于一致,长轴倾角、分维数逐渐减小;集料与胶浆面积比逐渐增大,嵌挤状态逐渐密实。通过对混合料内部集料运动的变化规律进行分析,可以将乳化沥青冷再生混合料在重复荷载的作用下主要分成3个阶段:前期压密阶段、碾压密实阶段、碾压破坏阶段。重复荷载作用下混合料产生的车辙轮迹主要是由于内部集料受荷载作用发生了各种运动,进而使得集料的接触点数量、长轴的被压倒程度和胶浆比增大以及分维数降低,通过分析以上指标能够掌握在重复荷载作用下乳化沥青冷再生混合料集料的运动特性。

细集料对沥青混合料温度稳定性、疲劳特性的分析

引言 根据集料在混合料中的不同作用，以及粒径大小的不同，将其分为粗集料和细集料两部分。粗集料对于混合料骨架结构的形成具有重要的作用，对于路面的抗滑特性和温度稳定性影响较大，细集料的主要作用是吸附沥青结合料，填充矿料骨架之间的间隙，增大密实度，对于混合料的抗水损能力和耐久性影响显著。

沥青混合料粗集料抗疲劳性能

为研究AC-13沥青混合料在重复荷载下各挡粗集料的抗疲劳性能,提出反映各挡粗集料特性的沥青混合料等效基体(AC-9.5、AC-4.75、AC-2.36、AC-1.18)概念;通过疲劳过程等效基体的开裂特性,分析各挡集料的抗疲劳能力。建立疲劳过程Miner线性损伤模型,设计不同应力水平的劈裂强度试验和疲劳试验,得出各等效基体劈裂抗拉强度和疲劳寿命。依据损伤模型与疲劳寿命结果,划分沥青混合料及其等效基体不同损伤程度(20%~80%)的疲劳作用次数;定义裂纹贯穿比例,分析不同应力水平等效基体随损伤程度的裂纹贯穿变化规律。结果表明:9.5~13.2 mm集料和4.75~9.5 mm集料对提高AC-13沥青混合料抗疲劳性能的作用大于2.36~4.75 mm和13.2~16 mm集料;通过提高4.75~13.2 mm集料的质量分数可以提高沥青混合料的抗疲劳性能,但提高13.2~16 mm和2.36~4.75 mm集料的质量分数对提高抗疲劳性能作用不明显。

用于沥青混合料的酸性砂岩粗集料性能分析及试验研究

随着沥青路面建设的持续推进,用于沥青混合料的粗集料消耗量大且不可再生,玄武岩、卵砾石、石灰岩等优质石料日益短缺,价格飞涨且质量难以保证。本文对用于沥青混合料的酸性砂岩粗集料进行物理力学分析及加工特性试验研究,分析了砂岩集料加工均匀性;通过常温、高温、高温浸水三种试验条件,模拟酸性砂岩集料在沥青混合料生产、碾压施工及服役状态下的路用力学特性及稳定性,并进行了与沥青的黏附性试验研究。研究表明,砂岩集料在高温及高温浸水后的压碎值、磨耗值稳定,且均优于石灰岩集料,集料抗破碎力学特性及耐久性良好;常温砂岩集料以及沸煮后集料与沥青黏附性良好,与灰岩集料无显著异。因地制宜选择酸性砂岩集料用于沥青混合料,可减少筑路材料远运,显著降低施工过程碳排放。

利用多孔玄武岩集料生产沥青混合料的探讨

多孔玄武岩集料 ,因其吸水率大 ,一般认为不宜用作高速公路沥青路面面层集料。该文针对海南省西线高速公路海口连接段使用多孔玄武岩集料铺筑的沥青路面使用情况提出了不同的看法 ,并从理论上分析了集料孔隙中的水不至于对沥青混合料造成过大危害的原因。

基于数字图像处理技术的沥青混合料内部粗集料接触状态分析

为研究不同成型方式的沥青混合料内部粗集料之间的接触差异,文章对采用马歇尔击实方法和旋转压实方法制作的SMA-13沥青混合料试件和现场面层取芯试件进行高精度工业CT扫描,获得含有试件内部结构信息的连续CT断层图像,并结合数字图像处理系统(ipas-2)提取接触点数量、接触面积和接触角度3个参数用以描述混合料内部集料的接触特性。结果表明:马歇尔击实法成型的试件内部粗集料之间的接触比较充分,可形成较好的骨架,现场压实的取芯试件粗集料之间接触效果次之,旋转压实较差。这从微观层面上解释了实际工程中适当增加粗集料含量或碾压遍数可以提高沥青混合料的抗车辙性能这一情况。