级配碎石材料强度及塑性变形特性

为提高级配碎石基层沥青路面的使用性能,必须提高级配碎石的强度和降低塑性变形,而提高级配碎石基层的弹性模量是减少沥青路面疲劳开裂的关键因素,极配碎石的塑性变形是沥青路面产生车辙的因素之一;通过三轴试验、MTS重复加载试验和试验路段对级配碎石的强度和塑性变形进行了研究,结果表明,级配碎石的回弹模量提高50%-60%,并按层位推荐了级配碎石的设计参数.采用振动成型方法和骨架密实型级配材料能大幅度减少塑性变形的积累,弹性变形和塑性变形的关系表明了在级配碎石材料设计上不应只强调弹性模量,还应控制塑性变形.     

水泥稳定碎石缩裂机理及在级配设计中应用

为了提高水泥稳定碎石抗裂性能,分析了水泥稳定碎石缩裂机理和组成结构对其影响,提出了水泥稳定碎石级配设计思路和骨架密实型水泥稳定碎石基层材料设计方法。室内外试验研究结果表明:与规范中悬浮密实级配水泥稳定碎石相比,骨架密实型水泥稳定碎石的抗压强度和抗拉强度分别提高了55%和37%,温缩系数和干缩系数分别降低了17.8%和31.5%,试验路平均横向裂缝间距提高了近1倍左右。研究结论:骨架密实型水泥稳定碎石具有良好的路用性能,尤其是抗裂性能,有着良好的应用前景。     

不同成型方法级配碎石的抗变形性能

为研究不同成型方法对不同级配的级配碎石抗变形性能的影响,选取了振动压实法和静压法2种成型方法,悬浮密实结构(GD)和多级嵌挤骨架密实结构(TK)2种不同级配的级配碎石,利用回弹模量表征级配碎石的弹性变形特性,提出了稳定指数(SI)来评价级配碎石的塑性变形特性.采用2种方法成型试件后,在最佳含水量下测定其回弹模量;借鉴沥青混合料车辙试验来研究级配碎石的抗塑性变形能力,根据最大干密度和最佳含水量,按98%的压实度,利用振动压实法和静压法成型级配碎石试件,测定试件含水量为W_0、0.5 W_0和0的动稳定度.研究发现,不同成型方法下级配碎石的弹、塑性变形相差较大,且振动压实法级配碎石回弹模量为静压成型法的1.56~1.77倍,稳定指数为1.52~1.56倍.     

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.     

多碎石沥青混凝土级配组成分析

用贝雷法级配参数对多碎石沥青混凝土级配组成进行了分析,同时与SMA、美国TEXAS洲的CMHB以及SUPERPAVE级配做比较,最后对多碎石沥青混凝土应用中注意的问题加以讨论。结果表明:早期提出的SAC级配易产生离析现象,且细料部分级配不合理,这是多碎石沥青混合料发生早期破坏的原因之一。还根据贝雷法和SUPERPAVE级配,对SAC的级配进行了修正,并提出了技术要求。     

粉煤灰级配碎石的施工和易性及其评价指标

为提高级配碎石的强度和骨架-密实型级配的施工和易性,并给出级配碎石的工作性能评价指标和方法.在级配碎石集料中掺加适量的粉煤灰,利用粉煤灰的保水性和振动液化性来提高级配碎石的施工和易性.通过性能试验可知,粉煤灰的加入可改善级配碎石的保水性,延长有效碾压时间,相同压实条件下,固体体积率提高5%,增加了基层的密实程度,同时,抗离析性能增强.通过级配碎石自由堆积试验中堆积直径和堆积高度的变化规律,定义了评价级配碎石施工和易性的指标,并提出了评价标准.试验分析和试验路的修建表明离析系数可以评价级配碎石的施工和易性,粉煤灰的加入提高了级配碎石的工作性能和强度,粉煤灰的掺量存在最佳用量.     

级配碎石混合料及其基层的抗剪性能

为了研究级配碎石基层在路面结构中能否发生剪切破坏,对级配碎石基层材料抗剪强度及在路面结构中的剪应力进行了对比研究;应用高精度静三轴仪对选定的级配碎石进行振动成型和击实成型的抗剪强度研究,揭示不同成型方法对抗剪强度的影响,采用有限元分析典型路面结构在标准荷载作用下剪应力的大小,明确级配碎石基层发生剪切破坏的可能性;三轴试验表明振动成型级配碎石过渡层的抗剪强度为0.17 MPa,击实成型的为0.14 MPa,振动成型试样比击实的抗剪强度提高20%;剪应力分析表明:水平荷载在级配碎石基层中产生的最大剪应力在0.04~0.05 MPa;级配碎石的抗剪强度是最大结构剪应力的3.5倍,级配碎石基层在高等级沥青路面结构中产生剪切破坏的可能性很小.     

级配碎石基层结构动力响应模型测试及数值分析

为了理解级配碎石的真实响应,开展了级配碎石基层的室内模型测试和数值分析。根据横观各向同性理论,建立了级配碎石模量的力学-经验模型;通过室内模型试验,分析了级配碎石不同位置的应力和变形规律,并提出了级配碎石的有限元计算方法。测试及数值分析结果表明：级配碎石内部的应力变化具有显著的横观各向同性特征;不同车速下荷载作用时间和层顶位移峰值不同;有限元计算结果与室内模型测试规律基本一致,但在设计时偏于保守。     

季冻区多指标水泥稳定碎石性能评价及级配优选

鉴于级配对水泥稳定碎石基层性能的显著影响,以强度、抗冻及抗裂性能为目标导向,针对季冻区水泥稳定碎石基层进行级配设计和优选。在水泥用量为5%时,对4个设计级配分别采用无侧限抗压强度试验、冻融循环试验、干燥收缩试验、温度收缩试验和回弹模量试验,分析级配类型对水泥稳定碎石基层各项使用性能的影响。综合考虑水泥稳定碎石的各性能指标,优选性能最佳的级配。研究结果表明:水泥用量一定时,级配对水泥稳定碎石的强度有较大影响,关键粒径比在一定范围内与水泥稳定碎石长期强度有较好的相关性;骨架结构的抗裂性明显优于悬浮结构;细集料含量多的级配抗裂性和抗冻性能差,回弹模量小;模糊综合评价法可在考虑多指标下对水泥稳定碎石进行级配优选。     

开级配沥青混合料空隙率与透水性能试验研究

通过试验研究了透水性沥青混合料的空隙率与透水性能,得出了不同集料级配和油石比对空隙率及透水性能的影响规律,为道路工程铺设透水性路面沥青混合料的配合比设计提供了试验依据.     

级配碎石混合料及其基层的抗剪性80FD

为了研究级配碎石基层在路面结构中能否发生剪切破坏,对级配碎石基层材料抗剪强度及在路面结构中的剪应力进行了对比研究;应用高精度静三轴仪对选定的级配碎石进行振动成型和击实成型的抗剪强度研究,揭示不同成型方法对抗剪强度的影响,采用有限元分析典型路面结构在标准荷载作用下剪应力的大小,明确级配碎石基层发生剪切破坏的可能性;三轴试验表明振动成型级配碎石过渡层的抗剪强度为0.17 MPa,击实成型的为0.14 MPa,振动成型试样比击实的抗剪强度提高20%;剪应力分析表明：水平荷载在级配碎石基层中产生的最大剪应力在0.04-0.05 MPa;级配碎石的抗剪强度是最大结构剪应力的3.5倍,级配碎石基层在高等级沥青路面结构中产生剪切破坏的可能性很小.     

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面疲劳寿命与抗裂机理数值分析

为了解决刚性基层沥青路面存在的沥青面层反射裂缝问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料(Opengraded Large Stone Asphalt Mixes,OLSM)作为裂缝缓解层的方法,以国内外OLSM参考级配为基础,结合试验段修筑情况,采用二维有限元方法,建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面有限元模型,对设置不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面进行疲劳分析,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:在车辆荷载偏载作用下,与相同厚度的普通AC-25裂缝缓解层相比,采用OLSM-25裂缝缓解层可有效减缓基层裂缝的扩展速率,显著提高沥青路面结构的疲劳寿命,OLSM-25裂缝缓解层的抗裂效果优于普通AC-25裂缝缓解层。     

级配类型对沥青混合料拌和流动性及和易性影响研究

为了保证沥青路面的铺筑质量,沥青混合料应具有良好的流动性及和易性。针对级配类型对混合料拌和流动性及和易性的影响,制备了AC-13、AC-20、ATB-25、SMA-13和OGFC-13 5种沥青混合料,利用自主开发的变速拌和试验装置,在不同工况下进行变速拌和试验,并绘制“拌和功率-拌和速率”流变图,分析拌和流动模型及流动参数,定义了和易性指数。结果表明：沥青混合料的拌和功率与拌和速率具有良好的线性关系,拌和流动特性服从宾汉流变模型。从理论上引入了拌和塑限和拌和黏度两个流动参数;这两个拌和流动参数决定了沥青混合料的拌和和易性,数值越大,和易性越差;集料级配类型对沥青混合料的拌和塑限影响较大,但对拌和黏度影响较小,拌和温度对沥青混合料的拌和塑限几乎没有影响,但对拌和黏度影响显著。     

层间粘结失效后桥面沥青铺装层细观力学行为分析

首先,通过室内单轴压缩试验、劈裂试验和斜剪试验及其数值仿真标定了沥青上面层、下面层及防水粘结层细观参数;然后,通过施加滚荷载和设置层间粘结失效区域,对各结构层材料的应力、位移、速度等力学行为进行监测。结果表明,沥青面层间的粘结失效会显著影响上面层与下面层顶部颗粒的应力和运动状态,且下面层颗粒横向应力响应明显变大;沥青面层与桥面板间的粘结失效导致下面层底部颗粒横向应力增大,层间出现横向移动趋势。通过监测层间粘结失效后不同结构层材料的力学状态变化可以预测桥面铺装层病害的发展,为桥面沥青铺装层预防性养护提供参考。     

掺加RAP的骨架密实型级配碎石性能

为了解决沥青路面回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)在级配碎石中应用的问题,研究了RAP对骨架密实型级配碎石性能的影响.在室温(22℃)条件下,采用UTM-100对纯碎石及掺加RAP的骨架密实型级配碎石进行了动态模量、抗剪强度和永久变形对比试验.依据试验结果,分析了RAP对级配碎石性能的影响.研究表明,掺加RAP后,骨架密实型级配碎石动态回弹模量显著增大,平均增幅9.3%,模量增幅受围压和偏压围压比不同程度的影响,其中偏压围压比的影响较围压更为显著.抗剪强度有所减小,且应力软化阶段应力下降速率较慢.在发生剪切破坏时,与不掺加RAP的级配碎石具有相似的剪胀特征.轴向永久变形随RAP的加入显著增大,表明抵抗永久变形能力有所下降.     

基于离散单元方法的多孔沥青混合料级配比选

应用离散单元方法结合PFC2D软件,对多孔沥青混合料的级配进行了评价,建立了细观尺度上的直观离散元数值模型,构建了粗细两种级配的PAC-13多孔沥青混合料骨架结构二维模型,进行了结构稳定性虚拟试验.仿真结果表明,相同空隙率条件下,PAC-13粗型级配的骨架结构比细型级配更稳定,结构承载力和抵抗局部变形的能力更佳.同时进...     

开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面车辆荷载应力分析

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(Open-graded Large Stone asphalt Mixes,简称OLSM)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结构应力.介绍了开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面车辆荷载应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,采用三维有限元法,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的车辆荷载应力进行分析,探讨了开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面结构层参数对其车辆荷载应力的影响规律,明确了开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面车辆荷载应力的主要影响参数,为寻求开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的结构设计方法提供理论基础及依据.     

基于逐级填充理论骨密结构水稳碎石级配设计

以混合集料的嵌挤模型为指导,以粒子干涉理论为理论依据建立混合集料的嵌挤方程,推导形成良好嵌挤状态时各档料的用量比,理论得出填充级配。理论联系试验得出:填充粒径为上一级粒径的0.22倍时混合集料有良好的嵌挤状态。分别通过旋转压实和静压成型试件,比较试件的强度和刚度,推荐一组合理的室内试验压实方案。     

高温下橡胶沥青胶浆特性及矿料级配优化分析

为改善橡胶沥青混合料的高温性能,提出以橡胶沥青胶浆和矿料级配为主要研究对象的优化思路。通过室内试验,首先研究粉胶比对橡胶沥青胶浆抗车辙因子和相位角的影响;然后结合橡胶沥青的特异性,对其橡胶沥青混合料的矿料级配进行选择和调整,将动稳定度和相对变形作为混合料高温性能评价指标,得出优化后的矿料级配。研究结果表明,提高橡胶沥青混合料高温稳定性的措施有：适当调整粉胶比,控制在1．2左右为宜;以水泥取代矿粉作为混合料的填料;以传统SMA级配为基础,对混合料级配作出调整,适当降低填料比例,能够实现橡胶沥青混合料高温稳定性的优化。