基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

泡沫沥青冷再生混合料MMLS3试验轮辙曲线特征及影响机理

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS3加速加载试验，研究泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能，探讨泡沫沥青冷再生混合料的车辙变深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征，给出泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势，并对不同加载次数下轮迹处MMLS3试件进行X-ray无损扫描，分析不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率分布特征及粗集料运动规律，揭示泡沫沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律。研究结果表明：对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件，轮迹处车辙沿横断面分布呈U形；掺加1%~2.5%水泥后，泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形，可采用车辙深度R_DD=AN^B预估不同加载次数N下的车辙深度发展规律；MMLS3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段，即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段；重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形和集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移，粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。     

不同养生温度泡沫沥青冷再生混合料宏细微观结构性能研究

为了确定泡沫沥青冷再生混合料合理的室内加速养生温度,基于室内路用性能试验、数字图像处理技术、工业CT(X-ray CT)无损检测技术及VGStudio MAX 2.0的三维重构功能系统研究了10℃、25℃、40℃、60℃、80℃养生温度下泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、低温性能和抗疲劳性能,以泡沫沥青分散机制为评价指标,探究了养生温度对泡沫沥青冷再生混合料宏细微观结构性能的影响机理。结果表明,提高养生温度后泡沫沥青冷再生混合料力学强度、低温抗裂性能和抗疲劳性能显著提高;随着养生温度提高,泡沫沥青在劈裂试验试件破坏界面上的分布面积呈线性关系增大,较高养生温度条件下泡沫沥青在混合料内部分布更广泛,"点焊"状结合更密。建议泡沫沥青冷再生混合料设计与施工细则在配合比设计阶段采用40℃养生,并强调室内混合料设计试件养生温度应当与现场施工气温一致的重要性及必要性。     

乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料性能研究

为了检验沥青稳定类冷再生混合料性能,回答乳化沥青与泡沫沥青孰优孰劣的争论,采用劈裂试验、车辙试验对泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料性能进行了对比试验研究。研究结果表明,乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料的力学特性有明显的温度依赖性,均为粘弹性材料;冷再生混合料15℃劈裂强度满足规范中密级配粗粒式热拌沥青混凝土强度范围;泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度、浸水24 h后的劈裂强度略高于乳化沥青冷再生混合料;乳化沥青冷再生混合料的动稳定度显著高于泡沫沥青冷再生混合料,且都远超过规范对改性沥青混合料动稳定度的技术要求。乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料性能均能满足沥青路面中下面层的要求。     

RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

回收沥青路面材料(RAP)的温度受季节和一天当中空气温度的影响,既有泡沫沥青冷再生混合料配合比设计方法并没有考虑RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响。该文研究了RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度、高低温性能和泡沫沥青分散性状的影响。结果表明:RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度有显著的影响,随着RAP温度增加,泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度增大,最佳泡沫沥青用量减小;增加RAP温度可显著改善泡沫沥青冷再生混合料的高低温性能,不同RAP预热温度下,泡沫沥青冷再生混合料马歇尔试件劈裂破坏界面的泡沫沥青面积百分比与试件干湿劈裂强度之间线性拟合关系良好,RAP预热温度对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于其影响了泡沫沥青在混合料中的分散形状和分散的均匀性,提高了混合料的压实特性。     

养生温度对泡沫沥青冷再生混合料路用性能影响的研究

为了探究养生温度对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响,研究了10、25、40、60、80℃共5种不同养生温度下泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、低温性能和抗疲劳性能。试验结果表明:提高养生温度后泡沫沥青冷再生混合料力学强度、低温抗裂性能和抗疲劳性能显著提高;建议泡沫沥青冷再生混合料设计与施工细则在配合比设计阶段采用40℃养生,并揭示了室内混合料设计试件养生温度应当与现场施工气温一致的重要性及必要性。     

不同RAP温度泡沫沥青冷再生混合料性能及影响机理

研究了RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度、高低温性能和泡沫沥青分散性状的影响。结果表明,随着RAP温度增加,泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度增大,混合料最佳泡沫沥青用量减小,RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度有显著的影响;增加RAP预热温度可显著改善泡沫沥青冷再生混合料的高温稳定性和低温抗裂性,不同RAP预热温度下,泡沫沥青冷再生混合料马歇尔试件劈裂破坏界面的泡沫沥青面积百分比与试件干湿劈裂强度之间的线性拟合关系良好,RAP预热温度对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于其影响了泡沫沥青在混合料的分散形状和分散的均匀性,提高了混合料的压实特性。     

泡沫沥青和水泥用量对冷再生沥青混合料路用性能的影响

为明确泡沫(乳化)沥青和水泥掺两种粘结材料对冷再生混合料路用性能和耐久性的影响,通过车辙试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、加速加载试验、四分点加载疲劳试验、研究了泡沫(乳化)沥青和水泥两种粘结材料对沥青路面冷再生混合料高低温性能、长期高温抗变形能力以及抗疲劳耐久性性能的影响。试验结果表明,泡沫(乳化)沥青冷再生混合料车辙变形量主要是压密变形所致,水泥掺量越大泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗高温性能和高温剪切疲劳性能越好;随着水泥、沥青粘结料掺量增大,冷再生混合料低温抗裂性能呈先增大后减小的变化趋势,对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料低温抗裂性能而言,存在一个最佳的泡沫(乳化)沥青和水泥用量,在2.0%~4.0%泡沫沥青和2.5%~4.5%乳化沥青用量下适宜的沥青粘结料与水泥掺量比例为1.5∶1~2.7∶1;对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗疲劳性能而言,存在一个最佳的沥青粘结料和水泥掺量,为确保冷再生混合料具有最优的抗疲劳性能需达到沥青结合料和水泥掺量的相对平衡,用于冷再生混合料适宜的水泥掺量为1.0%~2.0%。为完善泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的材料组成设计方法以及性能评价体系提供了参考。     

泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性评价方法及影响机理分析

随着泡沫沥青冷再生混合料在国省干线和高速公路等高等级公路下面层中的大规模应用,其低温抗裂性需引起更多关注。采用低温弯曲试验和SCB试验研究了水泥掺量、泡沫沥青用量、RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性的影响,基于SEM试验揭示了水泥和泡沫沥青对冷再生混合料低温抗裂性的影响机理。结果表明,增大水泥掺量和提高泡沫沥青用量均可改善泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温性能影响不大,推荐采用低温SCB试验评价泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,以弯拉应变和破坏应变能作为评价指标,建议泡沫沥青冷再生破坏应变能不少于1 500 J/m2。水泥对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于加筋、填充和减小了泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性及其长寿命冷再生沥青路面结构优化

为了研究新旧沥青长期融合作用下泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳耐久性,采用4点弯曲疲劳试验,对80％、100％的RAP泡沫沥青冷再生混合料进行了低应变水平下的疲劳试验,分析RAP、再生剂、模拟服役时间对泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的影响规律,拟合回归了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程,确定了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变,进而优化了长寿命泡沫冷再生沥青路面结构.结果 表明:添加再生剂对泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能和抗疲劳性能有显著增强作用;增大荷载应变水平显著降低了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命对应变水平变化极为敏感,增大RAP掺量或添加再生剂均能改善冷再生混合料的抗疲劳性能;室内放置期间,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命同样存在增长过程;将泡沫沥青冷再生混合料中的RAP仅作为黑色集料,低估了泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳性能.推荐泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变为100με.在此应变水平下,泡沫沥青冷再生路面满足长寿命沥青路面抗疲劳性能要求.     

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性研究

采用50℃车辙试验,分析了温度、基质沥青针入度大小、乳化沥青用量、水泥掺量、含水率和养生时间对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响.结果表明:乳化沥青冷再生混合料在后期强度形成后具有较好的高温稳定性,且混合料高温稳定性受温度的影响没有热拌沥青混合料敏感;采用低标号沥青或增加水泥用量均能提高冷再生混合料的高温稳定性,但二者的变化对冷再生混合料高温稳定性影响不大;随着养生时间增加乳化沥青冷再生混合料的抗变形能力增强且早期含水率变化对抗变形能力影响显著,而后期含水率变化对高温稳定性影响不大.     

SBS与纤维在沥青及沥青混凝土中改性效果对比分析

为了研究SBS改性剂与纤维添加剂在沥青混凝土中的高温改性效果,对二者从试验和理论两个方面进行了对比分析。进行了不同温度下SBS改性沥青及添加纤维的沥青动态剪切试验,同时进行了不同温度下SBS改性沥青混合料及添加纤维的沥青混合料的车辙试验。试验结果表明,随着温度的升高,SBS改性沥青混合料和添加纤维的沥青混合料的高温稳定性提高幅度都有较大下降,其中SBS改性沥青对高温稳定性提高幅度降低的比较大,而纤维对高温稳定性提高幅度降低的相对小一些。对SBS改性剂及纤维添加剂的改性机理进行了理论分析,根据分析结果可知,纤维的增粘因子不随温度变化,而改性剂的增粘因子随温度升高而急剧降低,因此,在中低温下改性剂具有更大的增粘效果,而在高温下,纤维则有更好的效果。     

泡沫沥青冷再生混合料配合比及路用性能试验研究

针对炎热地区旧路改扩建工程中泡沫沥青冷再生材料组成、配合比设计及路用性能等问题,开展泡沫沥青冷再生混合料研究。通过对组成材料特性探究,提出了泡沫沥青再生混合料合理配合比。系统地进行了浸水劈裂试验、无侧限抗压强度试验和车辙试验,分析泡沫沥青冷再生混合料路用性能。研究结果表明旧路铣刨料细料需控制在10%~15%左右,泡沫沥青冷再生混合料水泥用量控制在2%左右时其综合性能最佳。     

基于外掺法的布敦岩沥青改性沥青微表处室内试验研究

针对微表处等薄层罩面用混合料黏结强度低、在阳光直射下易产生高温变形、耐久性差等问题,该文利用布敦岩沥青作为改性剂,其具有黏度大、抗高温变形能力强等特性,采用外掺法将其加入到微表处混合料中,计算不同布敦岩沥青掺量下的乳化沥青外掺量,通过拌和试验、黏聚力试验、湿轮磨耗试验、负荷轮黏砂试验、车辙变形试验探索布敦岩沥青掺量对混合料施工性能的影响,综合确定布敦岩沥青的最佳掺量,最后采用适合于微表处的抗车辙性能试验和低温抗裂性能试验验证布敦岩沥青改性沥青微表处的路用性能。试验结果表明:相同油石比条件下随着布敦岩沥青掺量的增加,混合料所需乳化沥青外掺量不断减小,外掺最佳用水量不断增加,最佳用水量情况下,混合料的可拌和时间不断减小,但变化幅度不大,黏聚力和耐磨性能随布敦岩沥青的增加先增大后减小,抗变形能力不断增强;添加布敦岩沥青后微表处的车辙深度大幅减小,但低温弯曲变形至少降低12.5%,对低温抗裂性能造成一定负面影响;综合确定外掺法的布敦岩沥青最佳掺量为4%,该研究可在节省乳化沥青成本的基础上提升微表处混合料路用性能。     

沥青混合料复合添加剂的性能研究

本研究开发制备了两种外掺型沥青路面温拌抗车辙复合添加剂,并将之用于不同的沥青材料(基质沥青、改性沥青)和SUP20沥青混合料,对其降温压实性能、高低温性能及抗水损害性能等路用性能进行了分析研究,结果表明:掺加复合添加剂后,一方面可显著提升沥青材料的60℃黏度,提升其PG高温等级,显著提高沥青混合料的高温抗车辙能力,另一方面,可降低沥青材料的135℃黏度,降低沥青混合料的施工温度,实现沥青路面的绿色施工。     

冻融循环对泡沫沥青冷再生混合料宏细观结构性能的影响

为了研究冻融循环作用对泡沫沥青冷再生混合料强度特性、疲劳性能及微观结构性能的影响情况,采用劈裂强度试验、贯入剪切试验及间接拉伸疲劳试验研究了冻融循环作用下泡沫沥青冷再生混合料强度特性和疲劳性能的衰减规律,基于X-ray CT断层无损扫描技术和VG软件的三维重构功能,分析了冻融循环作用下泡沫沥青冷再生混合料空隙级配、平均空隙直径、最可几空隙直径的变化规律,进而建立了泡沫沥青冷再生混合料宏观性能与微观空隙结构特性之间的关系。结果表明,冻融循环作用对泡沫沥青冷再生混合料贯入剪切强度、劈裂强度、疲劳寿命有显著影响,随着冻融循环次数增大,泡沫沥青冷再生混合料内部0.1mm~3的空隙比例增大,0.1mm~3空隙比例减小,平均空隙直径与最可几空隙直径随冻融循环次数增加而增大。结合不同冻融循环作用下泡沫沥青冷再生混合料的空隙结构特征,将泡沫沥青冷再生混合料内部V≤0.1mm~3空隙划分为无害孔,0.1V≤0.5mm~3空隙划分为少害孔,V0.5mm~3空隙划分为有害孔。各应力水平下的疲劳寿命随平均空隙直径和最可几空隙直径增大而降低,二者之间负线性相关性良好。冻融循环作用使得泡沫沥青冷再生混合料中的微孔数量减少、大孔数量增多,这是冻融作用导致冷再生混合料力学强度和疲劳性能降低的主要原因之一。     

发泡温度对泡沫温拌橡胶沥青高温性能的影响

为了探究橡胶沥青的发泡温度对泡沫温拌橡胶沥青高温性能的影响,通过软化点值以及DSR温度扫描试验获得的破坏温度值,评价不同沥青发泡温度下的泡沫温拌橡胶沥青胶结料的高温性能。并分别采用不同发泡温度下得到的泡沫温拌橡胶沥青胶结料进行混合料的拌制,通过空隙率试验和车辙试验对泡沫温拌橡胶沥青混合料的压实性和高温稳定性进行评价。试验结果表明:橡胶沥青发泡温度对泡沫温拌橡胶沥青的高温性能具有重要的影响,橡胶沥青发泡温度低于180℃时,发泡效果较差。橡胶沥青胶结料在发泡温度为185~190℃的情况下,所得到的泡沫温拌橡胶沥青胶结料及泡沫温拌橡胶沥青混合料的压实性和高温性能最优。当发泡温度再升高时,其高温性能变差。     

冷拌用再生剂的制备及乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

为确定再生剂用于冷再生材料的适用性及再生剂的掺入对混合料的影响,由实验室自制两种冷拌用再生剂,并通过再生沥青性能试验,研究了再生剂配比及再生效果;使用旋转压实方法成型乳化沥青冷再生混合料并进行配合比设计;通过15℃劈裂试验、冻融劈裂试验、车辙试验与低温弯曲试验,对比分析了两种再生剂单独使用及配合不同剂量渗透剂使用情况下对混合料强度特性与耐久性的影响。结果表明:再生剂中基础油∶增塑剂∶抗老化剂掺配比例为80∶20∶4时具有良好再生效果,添加8%的再生剂后,室内老化沥青与抽提回收沥青性能指标均能恢复至基质沥青水平;再生剂R1最优掺量为1.2%,再生剂R2最优掺量为0.9%;添加再生剂R1、R2与渗透剂后,冷再生混合料早期强度分别下降11%、19%、9%,而成型强度与后期强度较普通乳化沥青冷再生混合料有所提高;添加再生剂或渗透剂后混合料抗车辙能力下降,但仍满足再生规范要求;添加再生剂能够改善乳化沥青冷再生混合料的水稳定性及低温抗裂性。     

沥青混合料中温车辙试验研究

利用改进的能够调整轮碾速度的车辙试验机,对AC20开展了30、45℃和60℃时不同轮压及轮碾速度下的车辙试验。试验结果表明,在45℃试验温度下,重载和低速的联合影响很容易使AC20的车辙指标值劣于60℃、标准轮压和标准轮碾速度条件下的结果;而在30℃试验温度下,即使有重载和低速的联合影响,AC20的车辙指标值仍然好于60℃、标准轮压和标准轮碾速度条件下的结果。分析结果说明寒冷地区沥青路面车辙的产生除因为沥青混合料高温稳定性不足外,还需要考虑中温时间段内重载和低速引起的变形。根据分析结果,建议寒冷地区沥青混合料车辙试验方法除需要将试验温度调整为45℃以外,同时还需要根据道路交通状况设定重载低速的试验条件。     

高模量沥青混合料抗车辙性能与施工特性研究

为深入研究高模量添加剂对沥青混合料抗车辙性能的影响,采用美国SHARP计划的动态剪切流变试验手段从研究高模量添加剂对沥青车辙因子的影响,通过复合式结构的高温车辙试验评价高模量沥青混合料作为中面层的抗车辙效果。结果表明:高模量添加剂可有效的提高沥青的车辙因子G*/sinδ,提高沥青的PG分级,增加沥青材料的应用范围;采用高模量沥青混合料铺筑中面层能够明显的提高路面结构的抗车辙性能;同时,高模量添加剂对路用性能均有不同程度的提高。