我国交通运输行业公路工程材料标准化现状及发展趋势

近年来,公路工程材料行业的标准化工作发展迅速,标准数量和质量都得到了跨越式的提升。鉴于此,结合工作实际,对该行业标准化工作的现状和存在的问题进行了全面梳理和分析,并对未来的发展趋势进行了展望。

Aspha-Min沸石对SBS改性沥青-填料交互作用的影响

沸石作为制备泡沫沥青温拌混合料的发泡剂,其释放的沸石水和残留的沸石矿物对沥青-填料交互作用有着不同影响.通过流变学试验,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青及其胶浆流变特性的影响.试验发现,在沥青或胶浆中添加沸石或沸石矿物可使其弹性增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.进一步,利用基于流变特性的交互作用评价指标[η]、Palierne-C-G*和Luis Ibrarra-A-δ,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青-填料交互作用的影响.研究表明,胶浆中添加沸石或沸石矿物可使沥青-填料交互作用增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.

基于应变实测值的路面结构层模量反演分析

针对使用弯沉反演路面结构层模量存在的解不合理或不收敛等问题,提出使用应变进行模量反演的方法,在最优化理论的基础上建立了应变反演路面结构层模量的数学模型,根据大比例尺路面模型试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行了基于应变实测值的模量反演分析。计算结果表明:在满足收敛标准时,能够得到较为符合实际情况的路面结构层模量反演结果,水泥混凝土、水泥稳定碎石、沥青混凝土3种典型路面材料的模量反演结果分别为24 084、3 642和1 246 MPa;利用模量反演值计算的各测点环向应变计算值与实测值之间的平均均方误差小(均小于0.1)、拟合精度高(相关系数达到0.98以上);基于应变实测值的路面结构层模量反演不受模量初始值和取值范围的影响,可获得唯一解,且可大幅提高反演的效率。

足尺路面试验环道路面结构与材料设计

介绍了我国第1条足尺路面试验环道(RIOHTRACK)的技术定位、路面结构与材料设计方案及试验平台的车辆加载、数据采集等系统的构成。RIOHTRACK足尺路面试验环道的直线和缓直曲线段共设计了19种路面结构,这些路面结构形式涵盖了国内外工程应用案例,其中包括了柔性、半刚性和刚性基层结构,以及不同的沥青结构层和材料组合模式。根据设计理念和评价目标将19种路面进行了分类,并分别论述了各结构设计标准、验证目标、结构特征、材料技术要求等内容。利用总重达100 t的多轴加载车,以加速加载方式对上述典型路面结构进行了全天候加载,对使用性能进行了系统的量化比较。结果将用于研究轴载换算方法、路面损伤预估模型、结构与材料优化设计方法以及养护技术标准等。

基于表面活性剂的温拌SMA混合料性能

介绍了基于表面活性剂的温拌沥青混合料生产工艺.试验结果表明：浓缩液法温拌沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料可比相应的热拌沥青混合料降低拌和温度约30~40℃;进一步测试温拌沥青混合料的马歇尔稳定度、流值、浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂、谢伦堡析漏、肯塔堡飞散以及车辙动稳定度等现行规范所列的试验项目后发现：不论是否改性,浓缩液法温拌SMA混合料都可达到相应热拌沥青混合料的性能,并且满足现行规范要求.另外,室内试验表明,浓缩液法改性温拌SMA-13混合料的疲劳寿命要比相应的热拌沥青混合料有所提高.

添加剂对微表处混合料抗车辙性能改善效果的研究

近年来,微表处在广泛用于整幅罩面的同时越来越多地用于车辙修复。微表处车辙修复的主要破坏机制是高温稳定性不足。以改善乳化沥青残留物和微表处混合料高温稳定性为目标,通过乳化沥青蒸发残留物软化点和60℃布氏粘度试验、微表处混合料RLWT车辙试验等,对不同添加剂的改性效果和改性效果变化规律进行了评价,为车辙填充微表处混合料添加剂的选择提供参考依据。

模拟车辆荷载的沥青混合料应力松弛试验研究

路面的服役过程实际上是单向瞬时车辆荷载反复作用下路面材料应力松弛不断累积和遗传的过程，在这个过程中材料内部出现的松弛应力会影响路用材料的性能变化。为了研究车辆荷载作用下沥青混合料应力松弛特性，以某高速公路车辆随机荷载的模拟结果为基础研究了代表性沥青混合料的应力松弛试验特性；采用MTS设备综合考虑高速公路货车随机车辆荷载模拟表达式设计了模拟车辆荷载作用的沥青混合料应力松弛试验方法。试验结果表明，在模拟车辆荷载作用下沥青混合料的应力松弛试验可以分为两个阶段：第1阶段应力下降迅速即松弛速度较快，第2阶段曲线趋于平缓即松弛速度减慢。

基于实测轴载的高速公路货车随机车辆荷载模拟

通过对某高速公路货车单轴轴载调查结果的统计分析发现，该条高速公路的货车单轴轴载呈现多峰分布的特点，不能用简单的单峰概率分布密度函数表示；为了模拟随机车重的概率分布，按照随机过程理论、采用Monte-Carlo方法、通过分段多项式曲线拟合了货车单轴轴载的累积分布函数的反函数，与实测结果相比具有较好的拟合性；采用泊松过程描述了高速公路车辆荷载随机过程，得到了简化表达式，为后续的沥青混合料应力松弛本构模型的参数推导和室内试验方案设计提供基础。

沥青混合料回收料变异性

为了控制沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)的变异性,保证再生沥青混合料的性能,通过现场取料,测试了不同来源RAP的矿料级配、沥青含量和沥青性能,分析了各项指标的变化规律和差异性;结合普通热拌沥青混合料质量控制要求,提出了厂拌热再生沥青混合料RAP最大添加比例控制模型;分析了RAP中油石比与粒径的分布特性;最后建立了混合沥青针入度波动范围模型.结果表明:RAP的矿料级配、油石比和沥青性能变异性均较大;计算得到的RAP最大添加比例能有效保证再生混合料矿料级配和油石比的质量要求;RAP中的油石比与粒径呈指数分布,粒径越小,油石比越大;混合沥青的针入度波动范围与旧沥青的油石比和针入度密切相关,且RAP添加比例越大,波动范围越大.

多次再生沥青混合料沥青组分迁移及其性能

通过室内试验模拟沥青混合料的多次再生过程,探讨了多次再生沥青的物理性质变化特征和组分迁移规律;通过马歇尔试验确定多次再生沥青混合料的配合比,利用单轴贯入强度试验、半圆弯拉试验和冻融劈裂试验对其使用性能进行了评价,并通过沥青混合料性能试验仪(AMPT)分析了其相位角在温度和加载频率同步耦合作用下的变化规律.结果表明:沥青经历多次再生后流变性能变差,高温性能提升,低温性能衰减显著;再生剂在旧沥青中的增溶作用随着其掺量的提高而增强,随着再生次数的增加呈指数规律衰减;再生沥青混合料的高温稳定性随再生次数增加呈对数规律增长,水稳定性对再生次数的敏感度较低,3次再生后其马歇尔体积指标均可满足规范要求;1次再生沥青混合料的动态黏弹特性与全新料较为接近,2次再生后,其弹性效应增强,低温抗裂性能劣化加速.综上所述,沥青混合料经多次再生后,应重点关注其低温性能的恢复情况.

隧道滑模施工水泥混凝土布料工艺

通过对隧道路面滑模施工的现场布料进行测量,并查阅相关资料,探讨了施工组织、摊铺机性能、混凝土性质、现场松铺等相关内容。计算施工时混凝土前后场的产能与消耗,使之大致相等;标定布料时的松铺高度、松铺宽度、松铺长度、堆料间距等指标范围。结果表明:按照标定的指标进行布料,既能保证摊铺机连续性施工,提高施工效率,还可以使路面的平整度得到改善。

厂拌热再生改性沥青混合料的动态黏弹特性

为研究再生改性沥青混合料的动态黏弹特性,进行了沥青混合料性能试验(AMPT),分析了试验温度和荷载频率对再生混合料动态模量和相位角的影响规律,以及旧料掺量、再生剂和老化的作用效应,建立了动态模量主曲线.结果表明:随温度升高,不同荷载频率内,再生混合料动态模量趋于一致,而相位角呈不同的变化趋势,旧料掺量大于70%,相位角峰值消失;高温下再生混合料黏性表现充分,动态模量受加载频率影响较小;中低温时再生混合料相位角随荷载频率增大而减小,温度较高时先增大后减小,峰值及其对应的荷载频率小于新拌混合料,且随旧料掺量增加进一步减小;较宽频域内,再生混合料与新拌混合料动态模量趋于一致,与旧料掺量、再生剂及老化无关.

再生沥青中高温流变性试验研究

为了评价回收沥青来源和掺量对再生沥青中高温流变性的影响,基于美国公路战略研究计划(Strategic Highway Research Program,SHRP)沥青试验方法,选取Δη、ΔG*/sinδ、ΔG*sinδ为评价指标,表征中高温条件下,每增加1%回收沥青,再生沥青的相对黏度、相对车辙因子及相对疲劳因子对其流变性的影响。研究结果表明:加入回收沥青后,再生沥青的黏度、车辙因子及疲劳因子都增大;3个指标依赖于回收沥青来源、掺量、温度及老化条件;高温条件下Δη和ΔG*/sinδ随温度升高线性减小;中温条件下ΔG*sinδ随温度升高线性增大,3个指标的线性变化趋势与回收沥青的来源、掺量及再生沥青老化无关;选取的3个指标能较好地评价回收沥青来源和掺量对再生沥青中高温流变性的影响。

高速公路改扩建工程交通量标准

以国内某高速公路为例,利用交通仿真技术对高速公路改扩建工程基本路段通行能力和服务水平进行了研究,推荐出不同车道数的通行能力值及服务水平划分标准,提出了高速公路改扩建工程通行能力和服务水平的分析流程,以期合理确定改扩建标准,避免扩建规模与实际交通需求脱节的不良现象。

基于原材料变异性的沥青混合料目标配合比级配范围确定方法

针对矿料级配变异性对沥青混合料所造成的不利影响,在原材料级配变异性分析的基础上,提出了一种沥青混合料目标配合比级配范围确定方法,该方法通过各档原材料大样本量筛分统计结果确定沥青混合料级配的合理波动范围,从材料设计上充分保证原材料生产加工变异性过大所引起的生产级配波动以及对混合料路用性能的影响,使材料变异性在配合比设计阶段便达到有效的控制状态。

还原剂类雾封层材料性能研究

选取7种常用还原剂类雾封层材料,分别进行自身特性与还原效果的评价分析,并在此基础上制定了材料的使用标准以及评价其还原效果的试验指标与要求。研究结果表明,不同种类的还原剂类雾封层材料自身特性不尽相同,需要根据标准选择合适的材料进行施工;这7种材料对老化沥青针入度、软化点、延度均有不同程度的恢复,通过试验结果分析,选取25℃针入度提高率与15℃延度提高率作为评价还原剂类雾封层材料还原效果的试验指标并制定了相应的技术要求,以期达到规范使用、效果显著的目的。

机制砂中石粉对混凝土性能影响的研究现状

机制砂中含有石粉是机制砂与天然砂之间最显著的区别之一,而石粉对机制砂混凝土性能影响也是机制砂混凝土研究的重点。文章详细的介绍了石粉对机制砂混凝土工作性、力学性能、体积稳定性以及耐久性能影响的国内外研究现状。并探讨了石粉对机制砂混凝土性能影响研究中存在的问题。

厂拌热再生SBS改性沥青混合料抗裂性能

为了研究厂拌热再生SBS改性沥青混合料的抗裂性能,采用半圆弯拉试验,通过断裂能分析中低温条件下旧料掺量、再生剂掺量对再生沥青混合料抗裂性能的影响;同时借助数字散斑技术,对半圆弯拉试验加载全过程中试件表面图像进行散斑处理,对其裂缝尖端水平应变场信息以及裂缝扩展特征进行评价,对比分析水平应变-时间曲线的变化规律;并研究长期老化和冻融循环作用对再生沥青混合料抗裂性能的衰减特性。研究结果表明:中低温条件下,再生沥青混合料的抗裂性能随旧料掺量的增加呈二次多项式递减,使用再生剂无法改变这种递减关系,但有助于减缓其劣化趋势,当旧料掺量(质量分数,下同)小于30%时,再生沥青混合料抗裂性能接近新拌改性沥青混合料,但抗老化性能较差;再生沥青混合料砂浆易形成受力薄弱界面,再生剂可延长其开裂时间,并提高裂尖水平应变峰值,尤其对于大比例废旧SBS改性沥青混合料(RAP-SBS)再生改善效果更明显;影响再生沥青混合料低温抗裂性能的各因素依次为温度、旧料掺量、长期老化,其中温度的影响最显著;再生沥青混合料低温抗裂性能对冻融循环次数的敏感度随旧料掺量的增加而增大,指数模型可以较好表征再生沥青混合料低温抗裂性能随冻融循环次数的衰减状况,其损伤程度随冻融次数的增加大致分为快速损伤期和稳定损伤期2个阶段。

机制砂及石粉含量对路面水泥混凝土耐磨性的影响研究

以天然砂混凝土为基准,对比研究了机制砂以及机制砂中石粉含量、砂率变化对混凝土抗压强度与耐磨性的影响。研究结果表明:随着水灰比降低,无论是机制砂还是天然砂混凝土的抗压强度均逐渐增大,磨耗值逐渐降低。在同等条件下(相同水灰比、相同浆体含量),机制砂混凝土的强度与耐磨性均优于天然砂混凝土。当石粉含量在10%以内时,随石粉含量增加,机制砂混凝土磨耗值显著降低,但当石粉含量高于10%时,机制砂混凝土的磨耗值又略有提高。且随着机制砂混凝土砂率的提高,机制砂混凝土耐磨性下降。

我国沥青路面再生技术应用现状与再生规范编制

沥青路面再生在发达国家是成熟和普及技术,近年来在我国也得到了大量应用。为规范沥青路面再生技术应用,保证沥青路面再生工程质量,交通运输部发布了忪路沥青路面再生技术规范》,于2008年7月1日起正式实施。该规范分为9章和6个附录,内容包括再生混合料用材料技术要求,旧沥青路面材料的回收处理及试验要求,再生混合料设计及技术要求,各种再生方法的施工工艺及质量控制、验收标准,相关试验方法等。各种再生方式,各有优缺点和适用场合,是互补的关系,而不是一种技术淘汰另外一种技术。使用时应进行充分论证和科学决策,选择最适宜的沥青路面再生技术,推动公路事业的可持续发展。