不同纤维沥青混合料路用特性的室内试验研究

研究了钢纤维、德兰尼特纤维和木质素纤维沥青混合料的马歇尔指标性能、抗拉强度、动稳定度、抗剪强度和疲劳寿命。结果表明,在沥青混合料中加入纤维可以显著提高沥青混合料的抗拉强度而使其刚度降低,从而具有良好的抗裂性能,钢纤维和德兰尼特沥青混合料具有较好的热稳定性及抗剪强度,钢纤维沥青混合料具有较高的疲劳寿命。因此,可以通过在沥青混合料中加入纤维来提高沥青混凝土路面性能和使用寿命,避免沥青混凝土路面在重载交通作用下的提前破坏和低温条件下沥青混凝土路面的收缩开裂,延长路面使用寿命。     

玄武岩纤维在重载SBS沥青玛蹄脂碎石混合料路面中的应用

为探讨玄武岩纤维在重载路面中的路用性能及其路面结构的力学响应，对不同掺量玄武岩纤维沥青混合料与路面结构进行研究，通过高温稳定性、低温抗裂性、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的高低温及水稳性能进行评价，并基于ABAQUS有限元程序对路面结构在累计荷载作用下的力学响应进行分析。结果表明：玄武岩纤维沥青混合料高温、低温、水稳性能要明显优于木质素纤维沥青混合料，最佳掺量为0.3%;玄武岩纤维沥青路面上面层变形量最大，且纤维对集中于中面层的车辙变形影响尤为显著。室内试验和有限元模拟结果表明，玄武岩纤维对SBS沥青路面的改善效果显著，且ABAQUS有限元程序在研究玄武岩纤维路面结构力学性能时能够起到良好的作用。     

大粒径沥青混合料疲劳试验研究

由于大粒径沥青混合料粒径大,比表面积小,沥青用量少,从而可以增强沥青路面的抗车辙能力并减缓反射裂缝的发生。为了评价骨料级配抗反射裂缝能力的大小,该文对ATB-30型、ATB30-上限、ATB30-下限、AC30-S型、AM30-S型、ATPB30-S型共6种大粒径沥青混合料进行了APA抗疲劳试验,得出了连续密级配混合料疲劳寿命明显大于半开级配混合料和开级配混合料;各混合料疲劳寿命与断裂力学荷载变形曲线下面积成正比;ATB-30混合料抗裂效果最好,ATPB30-S混合料抗裂效果最差的结论。     

锚结玄武岩纤维丝加筋法预防沥青路面横向裂缝

公路工程领域一直致力于解决裂缝等沥青路面常见病害,本研究结合玄武岩纤维弹性模量大、强度高、耐腐蚀、无污染等技术性能,开展玄武岩纤维丝加筋路面抗横向裂缝研究。本研究通过原材料性能试验,配合比设计、抗拉强度试验、弯拉强度试验、疲劳试验等试验评价玄武岩纤维丝加筋路面抗裂性能。试验结果得出选用C型玄武岩纤维丝沥青混合料抗拉强度增加60. 8%,弯拉强度增加41. 5%,疲劳强度增加33%。     

玄武岩纤维沥青混凝土路用性能研究

为降低路面的初期损害,确保路面的寿命,可在沥青混合料中掺加玄武岩纤维,基于AC-13C型级配,对混合料掺加不同掺量的玄武岩纤维,并采用马歇尔试验找出各个掺量下的最佳油石比,然后进行高温车辙和低温抗裂试验。结果表明,玄武岩纤维最佳掺量为0.3%,且可显著改善混合料的路用性能。     

纤维改善水泥乳化沥青混合料性能及结构层受力特性分析

基于水泥乳化沥青混合料强度和疲劳性能与其结构层受力特性不相适应的问题，提出采用纤维稳定剂改善水泥乳化沥青混合料的柔韧性；通过低温弯曲试验和弯曲疲劳试验评价玄武岩纤维对水泥乳化沥青混合料柔韧性能的影响及影响显著性，对比掺有玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维的水泥乳化沥青混合料力学强度与路用性能差异；并采用Bisar3.0软件分析了铺有水泥乳化沥青混合料、纤维水泥乳化沥青混合料的路面结构力学响应。结果表明：玄武岩纤维有效改善了AC-25型水泥乳化沥青混合料的柔韧性，基于性价比较优的考虑，推荐玄武岩纤维掺量为0.2%～0.3%、纤维长度为9 mm;玄武岩纤维对水泥乳化沥青混合料柔韧性、劈裂强度的改善效果劣于聚酯纤维，但掺有玄武岩纤维的混合料具有更高的抗压强度、抗压回弹模量、抗车辙性能和抗松散性能，整体性能更好；该混合料铺筑在高等级沥青路面下面层中，可有效降低沥青混合料层的拉应变和剪应力值，分别降低约16.0%和4.8%,路面发生疲劳开裂和车辙病害的概率减小。研究成果可为水泥乳化沥青混合料在路面结构中应用及病害控制提供参考依据。     

盐溶液与高温耦合作用下沥青混合料性能衰变规律及防治措施

为准确评价盐-湿-热循环作用对沿海含盐高湿区沥青混合料路用性能和疲劳性能的损伤规律,针对沿海高温多雨地区沥青路面在荷载、高温、海盐水冻融循环作用下剩余弯拉强度和疲劳寿命进行研究,制定了适宜的盐-湿-热循环试验方案,分析给出了盐-湿-热循环作用下沥青混合料路用性能、疲劳性能的损失率计算模型。进而对比分析了硅藻土、岩沥青、木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维、抗剥落剂ARM、消石灰对含盐高湿环境沥青混凝土路用性能和疲劳性能的改善效果。试验结果表明:在盐-湿-热循环过程中沥青混合料的车辙试验动稳定度、弯曲应变、弯拉强度、疲劳寿命能衰变规律符合logistics生长曲线模型。沥青混合料各项路用性能、力学性能、抗疲劳性能劣化程度随着盐溶液浓度增大而增大,当盐溶液溶度超过10%后,继续增大盐溶液浓度沥青混合料性能劣化速率减小;前20次盐-湿-热循环作用下沥青混合料路用性能衰变劣化程度较为明显,继续增大盐-湿-热循环次数后沥青混合料高低温和水稳定性能劣化速率减小,可采用10%盐溶液浓度和盐-湿-热循环20次来模拟盐-湿-热侵蚀环境对沥青路面的负面影响;纤维类添加剂对含盐高湿环境沥青混合料抗疲劳性能、低温性能及高温性能改善效果最优,硅藻土对沥青混合料水稳定性改善效果最好,抗剥落剂和消石灰对沥青混合料在盐-湿-热循环作用后路用性能改善效果最差,建议在沿海含盐高湿地区优先采用玄武岩纤维来提高沥青混合料的水稳定性和抗疲劳耐久性能。     

橡胶沥青抗裂层混合料路用性能试验研究

利用旋转压实仪成型试件,采用改进的Superpave设计方法进行橡胶沥青抗裂层沥青混合料设计,通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲小梁试验、车辙试验及疲劳试验研究橡胶沥青抗裂层混合料路用性能。试验结果表明:改进的Superpave设计方法适合抗裂层沥青混合料设计;橡胶沥青抗裂层混合料具有良好的低温抗裂性能、水稳定性能及疲劳性能,但高温性能不足,可通过路面结构组合设计予以增强;疲劳寿命与应力呈指数关系,相关性较好,在应用中应优化路面组合以发挥其低应力状态下良好的疲劳性能。     

聚酯玄武岩纤维布防止半刚性基层反射裂缝应用研究

本文从路面半刚性基层反射裂缝的机理着手,通过极限弯曲试验测定有无纤维布、聚酯玻纤布和聚酯玄武岩纤维无纺布沥青混合料的抗弯拉强度、抗弯拉应变,对比分析了聚酯玄武岩纤维无纺布对沥青混凝土的加筋作用;研究设计了评价加铺聚酯玄武岩纤维无纺布后复合沥青混合料的裂缝反射疲劳试验,对加铺聚酯玄武岩纤维无纺布、聚酯玻纤布及不贴布的3种类型混合料进行试验对比;并对施工工艺及注意事项进行了比较全面的描述。从而确定了聚酯玄武岩纤维布具有较高的断裂延伸率和抗拉强度,具有优异的加筋效果,可大大提高沥青面层的抗裂性能,有效消除路面结合处或裂缝处的应力集中,延长道路的使用寿命的作用。     

不同级配玄武岩纤维沥青混合料的IDEAL抗裂性能

采用IDEAL中温开裂试验，对10种不同级配沥青混合料中温开裂机理进行分析，以开裂指标CT_index来评价沥青混合料在掺加玄武岩纤维后的中温开裂性能。研究表明：在混合料中掺入玄武岩纤维后，其抗开裂性能提升9.3%～19.6%,抗裂缝扩展性能提升21.9%～65.2%;在中温（25℃）条件下，Superpave-13级配的沥青混合料抗裂性能劣于SMA-13级配38.1%～42.3%;玄武岩纤维对混合料抗裂性能的增强效果在Superpave-13级配中优于SMA-13级配20.6%,与SBS改性沥青的结合效果比基质沥青强108.4%,随着集料最大公称粒径的增大而减小。     

玄武岩纤维增强沥青混凝土抗裂性能试验研究

玄武岩纤维具有天然的与沥青混凝土的亲和力和耐碱性,能更有效地参与矿料和沥青混合料之间的结合。通过约束应力和冲击韧性试验,研究玄武岩纤维加筋沥青混凝土的低温抗裂性能,为玄武岩纤维在沥青路面中的推广应用提供理论依据。     

水-温-荷载耦合作用下沥青路面疲劳寿命预估

为精准预测沥青路面的疲劳使用寿命,基于累积疲劳损伤理论,提出路面结构内水、温度以及轴载分布耦合作用下沥青混合料疲劳寿命预测方法。通过间接拉伸疲劳试验确定路面结构下面层沥青混合料在冻融和未冻融两种条件下应变疲劳方程。依托十堰—天水高速试验段,计算设计年限内9种不同温度和10种不同轴载(共计90种)条件下设计轴载的作用次数,同时结合路面结构层底拉应变计算程序进行计算,进而得到更加精确的拉应变。基于疲劳累积损伤理论,计算沥青路面经过冻融和未冻融条件下的疲劳累积损伤,进而得到沥青路面在无水和有水影响下的疲劳寿命。研究结果表明:十天高速公路沥青路面在受水影响和不受水影响下疲劳寿命分别为8.56年和12.12年,相较于设计寿命分别降低了19.2%和42.9%,为沥青路面在结构设计中考虑水、温度以及车辆荷载影响因素提供了可靠依据。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

橡胶沥青应力吸收层疲劳性能研究

随着半刚性基层沥青路面在我国的普遍应用,路面反射裂缝已经成为沥青路面损害的重大难题,目前行之有效的解决手段是在路面结构中加铺应力吸收层来延缓反射裂缝。作为应力吸收层的混合料,要在疲劳性能、高温性能及层间抗剪强度三方面较为平衡;橡胶沥青混合料的高温性能和抗剪强度在工程实践中已经得到普遍认可,故针对橡胶沥青应力吸收层的疲劳性能展开研究,分析确定影响其疲劳寿命的关键因素,为提高橡胶沥青混合料疲劳寿命提供参考,使其可以广泛应用。     

布敦岩沥青改性沥青混合料疲劳耐久性试验研究

为了研究布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用万能材料试验系统,对基质沥青混合料、布敦岩沥青改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行4种不同应力比条件下的疲劳耐久性试验,分别拟合得到3种沥青混合料的疲劳方程拟合参数,并对试验结果进行对比分析。试验结果表明:在相同应力比条件下,基质沥青混合料疲劳寿命最短,SBS次之,布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最长;布敦岩沥青改性沥青混合料疲劳方程拟合参数K最大,n最小。疲劳方程拟合参数K和n表征布敦岩沥青改性沥青混合料对于应力比变化的敏感程度最低,在荷载水平增加相同幅度的条件下,布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小,进一步说明其具有较好的抵抗疲劳荷载的能力,其疲劳耐久性最好,将其用于沥青路面铺筑可有效延长路面的使用寿命。     

动荷载作用下材料阻尼参数对Top-Down裂缝疲劳寿命的影响分析

通过ABAQUS有限元软件建立带缝工作的二维路面模型,通过正弦波模拟车辆对路面的动荷载效应,通过虚拟闭合法,计算沥青路面Top-Down裂缝的应力强度因子K2,并探讨了考虑沥青混合料阻尼特征下,沥青路面的剪切型强度因子K2的变化规律,再进一步通过Paris模型,分析阻尼特征对Top-Down裂缝疲劳寿命的影响。以期为路面动态破坏研究提供一定的理论参考。     

寒冷地区耐久性路面抗裂设计指标与方法

本文对我国现行沥青路面设计规范进行了评价,指出其不足之处;同时针对目前常用的水泥稳定碎石基层沥青路面的受力特征及破坏特性,结合前面章节分析路面的实际情况,提出了以面层裂缝度、基层裂缝间距和温度、荷载疲劳寿命为指标的抗裂设计方法;通过抗裂设计指标的补充,将温度和行车荷载作用下裂缝的产生和扩展纳入结构设计,并结合具体工程实例进行了验证,为完善沥青路面结构设计方法提供依据。     

高RAP掺量热再生混合料抗裂性能研究

采用低温蠕变、低温弯曲、约束试件温度应力和三分点加载疲劳试验从不同角度揭示了RAP掺量对热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,通过抗裂性能试验分析了木质素纤维、玄武岩纤维、橡胶粉、BRA岩沥青、SBR、硅藻土6种添加剂对高RAP掺量热再生混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明,随着RAP掺量增大,热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能均下降,低温抗裂性不足是制约厂拌热再生混合料增大RAP掺量的主要技术瓶颈,掺加6种添加剂后热再生混合料低温抗裂性能均有一定程度提高,抗疲劳性能显著增大,玄武岩和木质素纤维对热再生混合料低温性能和抗疲劳性能贡献最大,而BRA岩沥青效果最差,建议优先选择玄武岩纤维来改善高RAP掺量热再生混合料的抗裂性能。     

钢桥面环氧沥青混合料铺装技术研究

环氧沥青混合料作为典型的桥面铺装材料被广泛应用于钢桥面建设中,但长期的重载交通及温度荷载会降低其耐久性和疲劳寿命。研究采用外掺玄武岩纤维的方式来提升环氧沥青混合料性能,通过对不同掺量(0%、0.2%、~1%)玄武岩纤维环氧沥青混合料路用性能试验分析,研究表明：玄武岩纤维以三维网状结构分散在沥青混合料中,能够有效增强混合料内部骨料及胶浆的嵌挤效果,0.6%玄武岩纤维能够显著提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性能。     

基于博纳帝再生设备的上面层再生混合料性能研究

该文目的是研究基于博纳帝再生设备生产的上面层再生混合料的抗裂性能。以30%RAP掺量的AC-16型沥青混合料为主要研究对象,采用低温小梁试验、半圆弯曲试验、间接拉伸疲劳试验分别对再生混合料抵抗低温裂缝、反射裂缝及疲劳裂缝的能力进行了研究,并与新拌混合料进行了对比。结果表明:博纳帝再生设备生产的上面层再生混合料的低温抗裂性能相对较差;相比新拌混合料,抗反射裂缝能力有小幅下降,但随着路龄的增加,其抗裂性能衰减较快;其疲劳裂缝敏感度增大,疲劳寿命降低,但变化并不明显。采用博纳帝再生设备生产的上面层再生混合料抗裂能力有所保障,但对低温环境比较敏感。