基于SmartRock传感器测试的沥青路面振动压实试验研究

通过现场试验测试沥青混合料在振动压路机压实荷载作用下的动态响应规律,可以更合理地为制定压实工艺提供技术参考。文中设计现场试验方案,利用SmartRock传感器测试沥青路面在振动压实过程中的加速度响应;通过建立沥青混合料颗粒加速度峰值与碾压遍数关系开展各面层碾压过程的对比分析。结果表明,沥青混合料集料颗粒竖向加速度与压实遍数的拟合度最高;下面层混合料比中、上面层混合料吸收更多来自压路机的压实能,压实相对困难,在碾压施工中需要更多的压实遍数。

振动荷载下级配碎石颗粒运动及其能量特征试验研究

大空隙级配碎石因其良好的透(排)水性能逐渐用作“海绵城市”路面结构的基层填料,但振动荷载作用下填料颗粒在重新排列过程中的运动姿态变化以及能量状态空间分布规律仍不明确。文章基于颗粒堆积理论设计了不同级配的碎石填料,开展不同激振参数组合下的室内新型平板振动压实试验,在试样内部不同位置处放置新型智能颗粒传感器(SmartRock)实时监测压实过程中颗粒的运动姿态变化,由颗粒加速度响应分析填料内部运动能量的时空演变规律,进而提出基于颗粒运动和能量分布的填料压实质量评价新指标。研究结果表明,级配碎石填料振动压实过程可明显分为两个不同阶段:第一阶段大部分能量耗散于碎石颗粒的竖向运动及空隙的压缩,占主导的颗粒竖向运动未形成致密的骨架结构;第二阶段颗粒主要发生水平面内的平动以及竖直面内的滚动,颗粒的长轴取向逐渐趋近于“平躺”状态,大部分能量耗散于颗粒间空隙的填充,颗粒逐渐互相紧密咬合嵌挤并形成稳定的骨架结构。试样中上部颗粒的运动指标可较好地评判压实状态,当颗粒水平向运动能量从逐渐增大过渡到逐渐减小至几乎没有任何能量分布但竖向能量分布突增时,表明试样已达到较优的压实状态,新的颗粒运动和能量指标可为连续压实质量智能评价和调控技术研究提供有益的理论依据和研究基础。

基于沥青混合料接触应力测试的旋转压实嵌锁点判定

基于智能颗粒传感器测试旋转压实过程中沥青混合料内部颗粒接触应力,提出了应力变化率指标R_(s)以及应力嵌锁点(LPS)判定方法。选取AC-13、AC-20与SMA-13这3种沥青混合料,进行旋转压实成型,测试粗集料接触应力,从细观力学角度识别混合料宏观力学嵌锁状态,并与传统基于旋转压实高度变化识别嵌锁点的结果进行对比。结果表明:①位于试件上部与底部智能颗粒的测试信号存在频谱混叠和谐波干扰,建议将智能颗粒布置于受干扰小的试件中部进行测试;②对于AC悬浮密实型沥青混合料,存在3个压实阶段:压实初始粗细集料相互接触挤压,R_(s)快速增大,进入快速压实阶段;随着悬浮在粗骨料周围的细集料与沥青胶结料开始承担荷载,R_(s)相对减小,进入蠕变阶段;当各组分间形成稳定内部结构,应力达到嵌锁状态;③对于SMA骨架密实型沥青混合料,可分为2个压实阶段:粗集料在初始压实作用下快速形成咬合骨架,并在外荷载作用下接触应力不断增强,进入紧固压实阶段,应力幅值与R_(s)呈增长趋势;当集料形成稳定骨架受荷结构时,达到应力嵌锁状态;④SMA-13混合料压实可能会受温度离析影响,在拌和温度170℃条件下,颗粒应力幅值在紧固压实阶段产生波动,并非线性增加;⑤与传统基于试件高度变化的嵌锁点判定结果对比,基于R_(s)判定的LPS均滞后于体积嵌锁点。

道砟压实质量与颗粒运动关联特征及内在机制研究

级配较为均匀的道砟其捣固(压实)质量对铁路有砟道床的服役性能起着至关重要的作用。然而,目前尚无统一的标准或规范可用于指导和控制道砟捣固(压实)参数选择,传统的路基填料压实也未能考虑散体颗粒的自组织行为和细观运动特征等。基于正交设计方案开展缩放道砟级配的室内旋转压实试验,在试样的不同位置预置了新型智能颗粒传感器用于监测旋转压实过程中颗粒的运动参数,揭示道砟压实质量与颗粒运动参数的关联特征,从颗粒细观运动角度探究压实机理,提出考虑颗粒细观运动特征的压实度控制新指标。研究结果表明:智能颗粒传感器可用于测量旋转压实过程中粗颗粒的细观运动参数;3个方向的相对旋转模式与旋转压实过程中试样干密度和高度的变化直接相关,据此可将压实过程分为初始压实、旋转压密和稳定压密等3个阶段;试样上部位置处智能颗粒传感器的相对转角可作为新的压实度控制指标。研究成果有望为铁路道砟的室内外压实技术选取和压实质量控制提供技术参考和指导。