基于APA的三种沥青混合料水稳性试验研究

采用马歇尔设计方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13 3种沥青混合料;用马歇尔击实成型了4%、7%、10%和13%4种空隙率的3种混合料试件,并用APA进行了浸水车辙试验;利用浸水车辙试验的动稳定度和8 000次永久变形指标分析了3种混合料不同空隙率下的水稳定性,并建立了空隙率与8 000次永久变形之间的回归方程。     

沥青混合料的渗透性试验研究

为探讨高速公路路面结构中沥青混合料的渗透性能,采用变水头柔性侧壁渗透仪分别测定了不同空隙率水平下SMA-13,AC-16,AC-20三种沥青混合料的渗透系数,同时结合相关研究成果,将空隙率影响沥青混合料渗透系数的变化关系进行对比分析,结果表明:①三种级配类型沥青混合料的渗透系数均随空隙率的增大而增大,渗透系数的拐点位置在空隙率8%~9%之间;②空隙率8%时,连续级配AC-16和AC-20的渗水系数低于间断级配SMA-13;空隙率8%时,SMA-13的渗透系数则小于AC-20;③相同空隙率的条件下,AC-16的渗透系数明显小于AC-20。     

含添加剂沥青混合料老化后的水稳定性

适当的添加剂可以改善沥青混合料的水稳定性,但是老化对添加剂的改善效果尚不明了.为此,以AC-13F型沥青混凝土为对象,在实验室试验的基础上,探讨了老化对含无机消石灰和有机抗剥落剂沥青混合料水稳定性的影响.试验结果与分析显示,消石灰、抗剥落剂均可显著改善其水稳定性;含消石灰的沥青混合料,在未经老化、短期老化、及长期老化后,基本满足规范马歇尔试验残留稳定MS0≥80%且冻融劈裂试验残留强度比TSR≥75%的要求;而含抗剥落剂的沥青混合料,长期老化后两个要求均不满足;老化可以降低含添加剂沥青混合料的水稳定性,含消石灰的沥青混合料长期老化后MS0、TSR分别减小3%、6%,而含抗剥落剂的沥青混合料长期老化后MS0、TSR分别减小20%、13%,比前者的高17%和7%.     

纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究

纤维直径小,比表面积大,在沥青混合料中能够起到吸附、稳定和"加筋"等作用。选用AC-13,SMA-13和OGFC-13 3种混合料进行室内试验研究,结果表明,添加0.3%的纤维后,混合料的动稳定度提升均超过20%,浸水马歇尔残留稳定度与冻融劈裂强度比均超过90%;路用性能优劣次序为SMA-13AC-13OGFC-13,且纤维对密级配混合料性能的改善效果更好。     

添加抗剥落剂沥青混合料的冻融劈裂试验

以改性后的沥青混合料为研究对象,通过劈裂试验和冻融劈裂试验对无机抗剥落剂和有机抗剥落剂的劈裂强度和冻融劈裂强度比(TSR)进行研究评价。试验结果表明:在AC-13和AC-16沥青混合料中分别加入一定量的消石灰、橡胶粉和P-I型抗剥落剂均能提高其劈裂强度和冻融劈裂强度比,且最佳含量为2%、20%和0.3%;同时,在最佳掺量下,掺加了橡胶粉的沥青的冻融劈裂强度比要高于只掺加了消石灰和未掺加任何抗剥落剂的沥青的冻融劈裂强度比。     

SAC沥青路面在高原多年冻土区适应性试验研究

针对高原多年冻土区公路对沥青混合料性能的高要求，从矿料级配角度出发，试验选取多碎石沥青混合料（SAC）和沥青玛蹄脂混合料（SMA）作为高原多年冻土区沥青路面的路用性能试验用料，用密级配AC-13进行对比。试验结果表明:SAC-13与AC-13破坏弯拉应变差异并不明显，而SMA-13的破坏弯拉应变较AC-13降低20.7%。三种级配沥青混合料动稳定度由高到底依次为SAC-13，SMA-13和AC-13，选用的两种抗滑表层较密级配AC-13动稳定度提高了一倍左右；三种级配沥青混合料的水稳定性基本相当。高原多年冻土区沥青路面病害主要以低温病害为主，因此SAC-13级配沥青混合料在高原多年冻土区公路沥青路面应用更具合理性。     

纤维对AC-13C和SMA-13路用性能的影响研究

为了研究纤维对AC-13C和SMA-13路用性能的影响,采用车辙试验、劈裂强度试验、冻融劈裂试验和构造深度试验,研究了木质素纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维对AC-13C及SMA-13沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性能和抗滑性能的影响,并基于试验结果分析了纤维对沥青混合料的作用机理。试验结果表明:与不添加纤维相比,3种纤维均可以有效改善AC-13C和SMA-13的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和水稳定性能,但削弱了其抗滑性能,提出了在高温多雨山区,宜采用添加聚酯纤维的SMA-13沥青混合料作为上面层,以提高沥青路面整体性能的结论。     

盐冻融条件下热再生混合料水稳定性及细观特性研究

对热再生混合料进行不同浓度盐溶液10次冻融循环试验,并采用4%盐溶液进行重复冻融循环试验,分析溶液浓度及冻融次数对热再生混合料空隙率和TSR(冻融劈裂强度比)的影响;同时,采用CT扫描手段分析冻融循环作用对混合料内部孔隙分布的影响。结果表明:经过10次盐冻融循环后,0、2%、4%及6%浓度盐溶液条件下空隙率增加程度分别为2.9%、7.5%、13.0%和12.6%;冻融7次以后空隙率增大幅度明显变大,其TSR不断下降,这说明随着冻融循环次数的继续增加混合料内部沥青与集料的黏结作用受到破坏;固液交替产生的膨胀应力、温度应力及盐溶液对集料-沥青界面的共同破坏作用导致混合料内部孔隙发生变化,体积在0~20mm3范围内孔隙数目明显减少,而体积在20~40mm^3范围内的空隙明显增加。     

复合阻燃剂对花岗岩沥青混合料路用性能的影响

探究阻燃剂种类、掺量对SBS改性沥青性能的影响,并着重研究自制复合阻燃剂对以花岗岩为集料的AC-13C和SMA-13沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明：复合阻燃剂具有阻燃、抑烟的双重作用,掺量为10%时,阻燃沥青的氧指数达到25.8%,阻燃效果较为明显;复合阻燃剂可以小幅提高以花岗岩为集料的AC-13C和SMA-13的车辙动稳定度,但降低了它们的残留稳定度比和冻融劈裂强度比,其中冻融劈裂强度比分别降低到70.1%和70.7%,降幅分别达到17.1%和16.7%。在冻害严重、地下水位偏高的隧道地段不宜采用此两种以花岗岩为集料的阻燃沥青混合料。     

四类橡胶沥青混合料细观空隙特征分析

设计AC-13C、SMA-13、SAC-13和AR-AC-13S等4种常用级配的橡胶沥青混合料,通过Xray CT技术和图像处理技术获取橡胶沥青混合料内部结构中的空隙分布数值参数,分析4种级配的混合料细观特征,结果表明:四类级配的空隙分布各有特点,连续级配的内部空隙比间断级配更少,内部密实度更好,应能用于橡胶沥青混合料;在混合料内部空隙特征方面,表现最为良好的是SAC-13,其次是AC-13C,SMA-13和AR-AC-13S的表现相似。     

空隙率对沥青混合料水稳定性与渗水性能的影响

水损坏是沥青路面主要病害之一,而空隙过大、存在渗水通道是引发水损害的主要原因之一。为了研究不同空隙率对沥青混合料水稳定性和渗水性能的影响,制备了不同空隙率的沥青混合料试件,并分别进行了饱水率试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及渗水性能试验。结果表明：沥青混合料试件的饱水率随空隙率增大而增加,且空隙率超过8%时,饱水率快速增加;残留稳定度和冻融劈裂强度比均随空隙率增大而减小;沥青混合料试件的渗水系数随着空隙率的增大而增加,且空隙率大于8%时,沥青混合料的渗水系数急剧增大。     

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。     

含添加剂沥青混合料老化后的水稳定性

适当的添加剂可以改善沥青混合料的水稳定性，但是老化对添加剂的改善效果尚不明了。为此，以AC-13F型沥青混凝土为对象，在实验室试验的基础上，探讨了老化对含无机消石灰和有机抗剥落剂沥青混合料水稳定性的影响。试验结果与分析显示，消石灰、抗剥落剂均可显著改善其水稳定性；含消石灰的沥青混合料，在未经老化、短期老化、及长期老化后，基本满足规范马歇尔试验残留稳定MS0≥80％且冻融劈裂试验残留强度比TSR≥75％的要求；而含抗剥落剂的沥青混合料，长期老化后两个要求均不满足；老化可以降低含添加剂沥青混合料的水稳定性，含消石灰的沥青混合料长期老化后MS0、TSR分别减小3％、6％，而含抗剥落剂的沥青混合料长期老化后MS0、TSR分别减小20％、13％，比前者的高17％和7％。     

高模量剂对沥青及其混合料性能的影响研究

为了讨论高模量剂对沥青及不同类型沥青混合料性能的改善作用,该文通过试验研究了高模量剂掺量对沥青粘温性能和高温性能,以及对AC-13和SMA-13两种混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能的影响。结果表明:增大高模量剂掺量使沥青粘度和G*/sinδ大幅提高,当掺量大于6%时G*/sinδ提高不明显;加入高模量剂大幅提高了两种沥青混合料的高温稳定性,将两种沥青混合料的DS和G*/sinδ之间进行线性回归,其中AC-13的回归斜率值大于SMA-13,说明高模量剂对AC-13高温稳定性的改善效果大于SMA-13;在一定范围内增大高模量剂掺量能提高两种混合料的低温抗裂性和水稳定性,其中当掺量为4%和6%时,AC-13的低温抗裂性和水稳定性分别达到最佳值,而当掺量为6%时,SMA-13的低温抗裂性和水稳定性同时到达最佳值,当掺量相同时AC-13的低温抗裂性优于SMA-13。综合考虑,AC-13的最佳高模量剂掺量为4%,而SMA-13的最佳高模量剂掺量为6%。     

环保型沥青混合料的性能对比分析

通过SMA-13、AC-20、AC-25三种混合料类型进行环保型沥青和普通沥青的路用性能对比分析,试验内容包括沥青三大指标——高温性能、低温抗裂性能、水稳定性能。此外还对环保型沥青和普通沥青进行SO_2、NH_3、H_2S的排放量对比。试验结果表明:环保型沥青混合料的稳定度、流值、浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比与普通沥青混合料较接近;环保型沥青混合料的高、低温性能整体均优于普通沥青混合料;环保型沥青能明显降低刺激性气体的排放量。     

玻璃纤维改善砾石沥青混合料路用性能

为了改善砾石沥青混合料的路用性能,以推广砾石在道路工程中的应用,选用价格低廉、增韧效果强、取材方便的玻璃纤维来改善砾石沥青混合料的黏附性,并通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、弯曲疲劳试验来评价玻璃纤维对砾石沥青混合料路用性能的改善作用。冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果表明:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的水稳定性能有明显改善,残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR都随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当玻璃纤维掺量为0.35%时,砾石沥青混合料水稳定性达到最佳,其中,MS0达到91.0%,TSR达到89.6%,分别比不掺加纤维的砾石沥青混合料提高了15.5%,24.3%。由0.35%纤维掺量下砾石沥青混合料的车辙试验及疲劳试验结果可知:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的高温性能和疲劳性能也有明显改善,其中,动稳定度提高46.9%;应力水平为0.5时,疲劳寿命提高了67.9%;应力水平为0.7时,疲劳寿命提高了80.9%。可见,纤维掺量为0.35%时,玻璃纤维对于AC-25砾石沥青混合料的路用性能改善作用最佳,一定条件下可将玻璃纤维砾石沥青混合料应用于高速公路沥青路面下面层之中。     

MIST评价乳化沥青冷再生混合料水稳性研究

通过与劈裂强度试验、冻融劈裂试验进行对比,对MIST试验方法进行了研究。分析了试验温度、养生时间及空隙率对MIST试验结果的影响。结果表明:MIST试验与冻融劈裂试验结果较为接近;提高试验温度可在一定程度上加速水损害;乳化沥青冷再生混合料应加强早期养生及防水处理,空隙率变化值与TSR负相关。MIST可快速评定乳化沥青冷再生混合料水稳性能。     

不同复合改性沥青混合料路用性能的对比研究

为探究不同复合改性沥青混合料路用性能的差异性,研究采取SBS、SBR、橡胶粉等3种改性剂进行两两复合,通过AC-13,AC-16,AC-20等3种级配进行沥青混合料的配制。最终选用4%SBS/3%SBR、4%SBS/15%橡胶粉、3%SBR/15%橡胶粉3种复合改性沥青混合料及AC-13,AC-16,AC-20等3种级配的沥青混合料作为研究对象,通过高温车辙、冻融劈裂、低温小梁弯曲等试验对3种不同复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性进行试验对比研究。研究结果表明,在3种复合改性沥青混合料的性能方面,4%SBS/3%SBR沥青混合料的各项性能最佳,4%SBS/15%橡胶粉沥青混料次之,3%SBR/15%橡胶粉沥青混合料最差。在3种级配沥青混合料的高温稳定性方面,级配为AC-20的沥青混合料最佳,AC-16沥青混合料次之,AC-13沥青混合料最差。在3种级配沥青混合料的低温稳定性及水稳定性方面,级配为AC-13的沥青混合料最佳,AC-16沥青混合料次之,AC-20沥青混合料最差。试验研究结果在沥青路面设计与施工中,可为沥青混合料的选择应用提供参考依据。     

紫外光老化对沥青混合料路用性能的影响

通过对AC-13和AC-16的3种不同级配的沥青混合料进行室内紫外光老化,并通过对老化前后沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能和回弹模量进行研究,分析了不同的紫外光照射时间对沥青混合料性能的影响。结果表明:紫外光老化沥青混合料动稳定度在紫外光老化后减小,低温劈裂强度较老化前有所降低,沥青混合料抗压回弹模量经紫外光老化后有所增大。     

路可比改性剂掺量对沥青混合料路用性能影响规律研究

采用70#普通沥青配制AC-13C和SMA-13型沥青混合料,并在混合料中以直投式分别加入5%、7%、9%(与沥青质量比)路可比改性剂,分别进行车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、单轴压缩试验、劈裂试验、单轴静载蠕变试验,将试验结果与采用SBS改性沥青配制的沥青混合料进行对比,以研究路可比改性剂及其掺量对沥青混合料路用性能的影响。结果表明:路可比改性剂对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、抗压强度指标具有显著的提升作用,对水稳定性改善作用有限。