SMA混合料体积参数的试验研究

通过变化三种级配、两种纤维及每一纤维用量下至少变化三种油石比进行试验,研究级配组成、油石比及纤维沥青胶浆对SMA混合料体积参数的影响.结果表明,混合料的矿料级配对SMA混合料的体积参数影响显著.随4.75 mm筛孔通过率的增加,矿料间隙率VMA和空隙率VV均显著降低,而粗集料骨架间隙率VCAmix和沥青饱和度VFA则明显变大;随油石比的增加,由于沥青的填充作用,导致空隙率VV逐渐降低,沥青饱和度VFA增加.在级配一定情况下,纤维的"微集料"及填充作用,使SMA混合料的空隙率VV随纤维沥青胶浆含量的增大而减小,矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA及粗集料骨架间隙率VCAmix逐渐增大.     

基于集料分形特征的沥青混合料配合比设计

为了使沥青混合料配合比设计更具针对性,基于集料分形特征,探讨了集料粒径分维值与沥青混合料体积参数的关系,在此基础上,确定出满足规范要求的沥青混合料体积指标对应的最佳沥青用量和矿料级配,并通过路用性能的测试检验了设计混合料.结果表明:集料粒径分维值与沥青混合料体积指标有很强的线性相关性,利用该相关关系可以对混合料的体积参数进行预估,快速确定最佳沥青用量、矿料级配.     

沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律及其应用

为了分析和利用沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律,基于分形几何的基本理论,推导出沥青稳定碎石混合料集料的分形几何模型;以ATB-30为例,计算了集料级配分维值,并通过沥青混合料体积参数的测试,研究了分形维数与体积参数的关系.结果表明:规范级配范围对应的ATB-30分维值D范围为2.4117～2.5744;分维值D与空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度等体积参数有很好的相关性.利用集料级配分形规律,可对具有不同分维值D的沥青稳定碎石混合料的体积参数进行预估,使混合料的配合比设计更具针对性.     

排水沥青混合料的矿料组成设计方法研究

通过引入VMA*,借鉴贝雷法的骨架思想,结合体积法的填充原则,提出基于VMA*的排水路面沥青混合料矿料组成设计方法。针对基于VMA*设计的排水沥青混合料矿料组成特点,提出贝雷法三参数级配评价中CA值的修正公式及其参数FAc和FAf范围。计算及验证结果表明,基于VMA*的矿料组成设计方法适合排水路面沥青混合料矿料组成设计,修正后的贝雷法三参数级配评价法适用于评价排水沥青混合料,其参数FAc和FAf范围应为0.5～0.8。     

集料级配对Superpave混合料性能的影响

不同级配对Superpave沥青混合料性能有着重要的影响.文章以4种不同的SP-19.0mm典型级配类型为例,在室内试验的基础上,分析了不同级配对沥青混合料性能的影响.试验结果表明:当级配通过禁区或从禁区上方通过时,沥青混合料的抗疲劳开裂特性、耐久性要优于从禁区下方通过的级配,但抗车辙性能较差;集料级配对沥青混合料低温性能影响相对较小;调整2.36mm筛孔的通过量,对沥青混合料的VMA值影响较明显.建议取消禁区的设置,对于中、轻交通荷载设计时,级配中应适当提高细集料含量,级配曲线从禁区上方通过;对于重交通荷载地区则从禁区下方通过,选择整体偏粗的级配.     

橡胶颗粒沥青混合料矿料级配的分形评价

橡胶颗粒沥青混合料集料分布具有明显的分形特征,建立了橡胶颗粒沥青混合料集料体积分形维数与沥青混合料空隙率的回归模型。验证了集料体积参数与混合料空隙率的强相关性,空隙率随着矿料级配分维值D的增加而减小。与橡胶颗粒沥青混合料对应的级配范围集料粒径分维值D范围为2.54～2.59。间断级配JAC-16适用于二重分形评价,采用二重分形计算的相关系数较高,说明该级配的实际组成与级配分形理想模型拟合的程度较高。     

细集料对沥青混合料体积和高温特性的影响

通过2种细集料(天然砂、机制砂)、2种级配(AC-13、Sup-12.5)沥青混合料的试验研究,分析了细集料类型和禁区对混合料体积指标和高温动稳定度的影响,结果表明机制砂更能有效提高混合料的高温性能,禁区的存在可有效限制细集料特别是天然砂的用量,以明显提高沥青混合料重载作用下混合料的动稳定度。而体积参数结果表明,Superpave设计方法中用固定空隙率4%标准来确定最佳沥青用量的方法是否合理有待进一步验证。     

沥青混凝土中粗集料形貌特征分析

为分析沥青混凝土中粗集料形貌特征,了解其对沥青混合料性能的影响.利用工业CT对不同级配沥青混凝土断面进行扫描,用图像处理技术和统计学方法从扫描图像中获取粗集料的形貌参数,分析粗集料级配对形貌参数的影响.结果表明:CT扫描结合图像处理技术可准确获取沥青混凝土中粗集料形貌参数;粗集料颗粒的纵横比AR_1和AR_2和棱角性的累积分布概率服从三参数威博尔分布;轮廓分形维数、纵/横向趋向参数、纵向偏角均值以及面积参数对粗集料级配的变化表现敏感;而纵/横向趋向参数、纵向偏角均值、轮廓分形维数、棱角性和面积参数,能够显著表征4.75 mm粒径集料的通过率变化.     

对提高沥青混合料路用性能的探讨

沥青路面变形破坏,最根本的是沥青混合料的路用性能欠佳,应改善国产沥青的使用性能,对混合料的组成结构类型进行改善;选用优质矿质集料、调整集料级配、控制油石比、改变设计参数,提高沥青混合料的整体稳定性。     

集料密度对沥青混合料空隙率影响及应用研究

空隙率是沥青混合料最重要的体积参数,路面的耐久性要求路面竣工后现场空隙率控制在指定范围.矿料级配、沥青含量和压实度对空隙率的影响早已为人们熟知,但集料密度对空隙率影响的研究少有报道.通过室内试验、理论分析研究集料密度对沥青混合料空隙率的影响规律,在沥青含量不的变条件下,给定级配的沥青混合料的空隙率,随着集料密度的增大而减小,由高密度集料组成的混合料形成近似骨架的密实结构;由低密度集料组成的混合料形成近似悬浮结构.通过对试验路段铺筑的跟踪观测,高、低密度集料铺筑沥青路面在广东省高速公路上成功应用,为集料合理利用及空隙率的准确和可靠地控制提供理论依据,使路面的设计寿命、路面工程投资效益得到保证.     

贝雷参数对混合料级配特征与施工特性的影响

通过贝雷法对混合料进行级配设计,分析了贝雷参数CA、FAC、FAf对混合料级配特征与施工特性的影响。结果表明:贝雷参数值对沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、粗集料骨架的形成、抗车辙性能和压实性能具有显著影响;CA值的变化在很大程度上决定了粗集料的嵌挤程度和混合料的施工特性;FAC值对矿料间隙率影响最大,FAf同FAC类似,其值也影响混合料的施工特性。     

Durability of asphalt mixture in different corrosion solution

The corrosion to asphalt mixture under different kinds of corrosion solution, such as pH=2 solution, pH=12 solution, pH = 12 solution and 10% Na₂SO₄ solution, was studied. The performance attenuation of asphalt mixture was analyzed under the normal environment and the freeze-thaw environment, and the analysis was given on the sensitivity of the test results to the evaluation index. The experimental results show that the performance of asphalt mixture is attenuated faster under the acidic solution, alkaline solution and sulfate solution. Corrosion factor K _c, freeze-thaw corrosion factor K _f, and freeze-thaw effect factor K _fc are proposed to evaluate asphalt mixture resistance to corrosion in different kinds of corrosion solution. The values of K _c and K _fc decrease with the increasing of corrosion time. The change rule of K _f show that the rate of corrosion is decreased by the action of freeze-thaw in acidic solution and in alkaline solution, but is increased by the action of freeze-thaw in sulfate solution. The microscopic analysis indicates that acid solution reacts with aggregate of asphalt mixture, alkaline solution reacts with asphalt cement of asphalt mixture, the surface tension of sulfate solution and crystallization of sulfate are the main reasons which weak the performance of asphalt mixture.     

Design and preparation of high elastic modulus self-compacting concrete for pre-stressed mass concrete structures

Requirements of self-compacting concrete (SCC) applied in pre-stressed mass concrete structures include high fluidity, high elastic modulus, low adiabatic temperature rise and low drying shrinkage, which cannot be satisfied by ordinary SCC. In this study, in order to solve the problem, a few principles of SCC design were proposed and the effects of binder amount, fly ash (FA) substitution, aggregate content and gradation on the workability, temperature rise, drying shrinkage and elastic modulus of SCC were investigated. The results and analysis indicate that the primary factor influencing the fluidity was paste content, and the main methods improving the elastic modulusof SCC were a lower sand ratio and an optimized coarse aggregate gradation. Lower adiabatic temperature rise and drying shrinkage were beneficial for decreasing the cement content. Further, based on the optimization of mixture, a C50 grade SCC (with binder amount of only 480 kg/ m3, fly ash substitution of 40%, sand ratio of 51% and proper coarse aggregate gradation (V _{5-10 mm}: V _{10-16 mm}: V _{16-20 mm}= 30%: 30%:40%)) with superior workability was successfully prepared. The temperature rise and drying shrinkage of the prepared SCC were significantly reduced, and the elastic modulus reached 37.6 GPa at 28 d.     

海水海砂混凝土无尺寸效应拉伸强度与断裂韧度的确定

海水海砂混凝土（seawater sea sand,SSC）在岛礁和临海工程建设中有广阔的应用空间。海洋环境下,混凝土容易开裂,严重影响结构耐久性。为确保该新型混凝土在海洋环境下的安全服役,对SSC的断裂力学性能研究以及断裂参数的合理确定至关重要。然而采用传统方法,基于线弹性断裂理论确定的断裂参数,由于未考虑材料非均匀性的影响,不可避免存在尺寸效应。鉴于此,本文利用基于边界效应的非线性断裂理论,考虑材料的非连续性与非均匀性,确定SSC的真实断裂参数。配制最大骨料粒径d_max为10和20 mm的海水海砂混凝土,分别进行高度为100和200 mm的三点弯曲梁试验,初始缝高比为0.1~0.7；并用淡水、河砂等质量替代海水、海砂配制普通混凝土（ordinary Portland cement,OPC）作为对照组进行试验。基于边界效应模型,通过引入混凝土平均骨料粒径,得到了SSC的真实无尺寸效应拉伸强度f_t及断裂韧度K_IC,进而结合正态分布分析确定两断裂参数的均值以及具有95%保证率的上下限值,并利用得到的拉伸强度成功预测任意尺寸条件下SSC试件的极限荷载。结果表明:相同骨料级配下,与普通混凝土相比,海水海砂混凝土断裂截面上骨料断裂的比例更高,SSC的拉伸强度及断裂韧度高于OPC；随着最大骨料粒径的增大,SSC和OPC骨料断裂的比例均减小,其断裂韧度K_IC均增加,f_t降低。所提模型及相关结果可为海水海砂混凝土实际工程设计提供参考。     

废轮胎橡胶粉改性沥青对混合料空隙结构的影响

为了研究废旧轮胎橡胶粉改性沥青对混合料空隙结构的影响,在我国SMA13级配范围内选择9条级配曲线,测试橡胶沥青混合料的体积参数;采用3种不同成型方法测试其对体积参数的影响,同时变化不同的矿粉用量,分析橡胶粉改性沥青对混合料空隙结构的影响。试验结果表明:SMA13混合料级配范围能够满足橡胶粉改性沥青的空隙结构的需要;采用橡胶粉改性沥青后的室内成型方法为双面击实50次;掺有橡胶沥青的混合料空隙率要比不掺的小2.5%,随着矿粉用量的增加,矿料间隙率不断下降,基质沥青的降幅达到1.2%,橡胶沥青的降幅仅为0.4%。     

级配对Superpave沥青混合料性能的影响

为了研究级配对沥青混合料路用性能的影响,根据Superpave法选取粗细程度不同的两种沥青混合料,用贝雷法分析级配,并进行旋转压实、浸水马歇尔、车辙、低温劈裂室内试验,结果表明：贝雷参数满足要求的级配对沥青混合料的高温性能影响显著,对体积指标、低温抗裂性以及水稳定性有一定影响,尤其是粒径0．3～2．36mm的颗粒含量对沥青混合料性能影响较大;粗级配沥青混合料的路用性能较优。     

沥青混合料劈裂强度的影响因素

选用相同的试验材料,通过室内劈裂试验,研究了常温和低温下级配、油石比、空隙率以及均匀性对沥青混合料劈裂强度的影响规律。研究结果表明:常温下,随着级配变粗,沥青混合料劈裂强度增大;低温下,随着油石比增大,沥青混合料劈裂强度和劲度模量增大,破坏应变减小;随着空隙率的增大,沥青混合料劈裂强度减小;沥青混合料均匀性与劈裂强度间没有直接明显的相关性,但与其变异性间的关系很好。     

多孔沥青混合料矿料间隙率物理模型的构建

为了解多孔沥青混合料(PAC)的主骨架结构和矿料间隙率,针对多孔沥青混合料的多空隙特点,将所有矿料划分为较大粒径集料(LSA)、主集料(DASR)、干涉集料(PDA)和间隙集料(ICA)四部分,分析主集料形成的主骨架空隙结构,确定各部分集料的粒径范围,并提出了主骨架空隙率的计算方法.基于体积法,考虑ICA的填充作用、P...     

玄武岩沥青混合料路用性能研究

高速公路沥青混凝土上面层集料主要使用玄武岩,而黑龙江省玄武岩矿藏分布广,产量高,为公路沥青路面的修筑提供了更好的条件.采用SMA-16型和AC 16型2种沥青混合料类型进行试验研究,确定黑龙江省地产玄武岩沥青混合料的低温稳定性能指标及水稳定性能力,进而评价其路用性能,以便更科学地选择、使用玄武岩.试验结果显示：对于同种沥青密级配沥青混合料的水稳性好于沥青玛蹄脂碎石混合料,对于沥青混合料的低温抗裂性能表现为SMA-16沥青玛蹄脂混合料好于AC-16密级配沥青混合料.