基于表面能理论的破碎砾石沥青混合料水稳定性定量分析

为利用表面能理论定量分析研究破碎砾石沥青混合料的水稳定性,采用蒸气吸附法测试破碎砾石样品在20℃条件下的表面能参数,采用插板法测试20℃、4种不同掺量(0%,0.2%,0.4%,0.6%)抗剥落剂沥青的表面能参数,进而计算了破碎砾石与不同掺量抗剥落剂沥青的结合能以及水稳定性的表面能评价指标。在此基础上进行了破碎砾石沥青混合料的水稳定性定量分析及排序,一方面从表面能角度研究了抗剥落剂对破碎砾石与沥青黏附性改善的微观机理,另一方面通过严格控制破碎砾石材料、级配、油石比等始终保持一致,进行了抗剥落剂掺量分别为0%,0.2%,0.4%,0.6%的破碎砾石沥青混合料马歇尔试验(包含浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验、冻融劈裂试验)验证。研究结果表明:(1)破碎砾石的表面能参数由极性碱分量主导;(2)抗剥落剂的掺加能够降低沥青的表面能,进而增加沥青对集料的润湿性;(3)掺加抗剥落剂对破碎砾石与沥青之间的黏附性改善主要体现为降低沥青自身的内聚能进而增加其对集料的润湿性,以及提高沥青的表面能酸分量进而增加其与集料的黏附结合能两个方面;(4)破碎砾石沥青混合料水稳定性的微观表面能评价指标与宏观性能试验指标的排序相同,由此论证了表面能体系用于破碎砾石沥青混合料水稳定性定量分析的准确性。     

不同抗剥落剂对沥青混合料水稳性能的影响研究

抗水损害性能影响沥青混合料的使用耐久性，集料与沥青的粘附性是影响沥青混合料水稳定性的主要因素，集料与沥青的粘附性不符合规范要求时，必须掺加抗剥落剂提高其粘附性。文章选择我国常用的水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂，通过常规浸水马歇尔试验、5 d浸水马歇尔试验和10 d浸水马歇尔试验得出，水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂均可提升沥青混合料的水稳定性，其中，纳米抗剥落剂水稳定性提升最高，性能最优。通过5 d浸水马歇尔和10 d浸水马歇尔试验分析可知，沥青混合料马歇尔稳定度随浸水时间增加而降低，稳定度降低主要集中在前48 h,2天后稳定度降低较小；沥青混合料的水稳定性也不断衰减，胺类抗剥落剂的水稳定性衰减最多，纳米抗剥落剂水稳定性衰减最少。综合评价后得出，纳米抗剥落剂性能最优。     

抗车辙剂对AC-20C型SBS复合改性沥青混合料性能影响研究

依托丹东至锡林浩特高速公路锡林郭勒盟段沥青混凝土工程,开展了SBS改性沥青AC-20C中掺加抗车辙剂的复合改性研究,分别采用0、0.2%、0.3%、0.4%四个掺量,进行AC-20C混合料的车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及低温弯曲试验,分析了抗车辙剂掺量对SBS改性沥青AC-20C混合料的高、低温性能及水稳定性的影响,并确定了抗车辙剂的掺量。结果表明:随着抗车辙剂掺量的增加,复合改性沥青AC-20C混合料的高温性能显著提高,水稳定性略有提高,低温性能呈先增加后降低的趋势,综合试验结果及工程经济性,确定改性沥青AC-20C混合料中抗车辙剂适宜的掺量为0.25%。     

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。     

基于表面能理论的花岗片麻岩沥青混合料水稳定性能研究

花岗片麻岩作为一种酸性集料与沥青的黏附性较差,通过在70号基质沥青中掺加抗剥落剂提高花岗片麻岩与沥青的黏附性,达到改善沥青混合料路用性能的目的。为了从微观角度确定花岗片麻岩沥青混合料抗剥落剂最佳掺量,分别利用静滴法和插板法测量集料和沥青的表面能参数,通过计算表征集料与沥青黏附性好坏的指标ER,确定抗剥落剂最佳掺量为0.4%;通过沥青混合料水稳定性的试验验证花岗片麻岩沥青混合料水稳定性与抗剥落剂掺量之间的关系,与表面能试验结果一致,在抗剥落剂掺量为0.4%时,水稳定性最好。因此,从微观角度确定了抗剥落剂(非胺类AMRⅡ型)的最佳掺量为0.4%。     

花岗岩在水泥混凝土路面沥青加铺层中的应用研究

对沥青加铺层表面层的工作特性和材料设计的要求进行了分析,在室内通过对掺加抗剥落剂的改性沥青采取老化措施后进行延长时间的水煮法试验来判定抗剥落剂对花岗岩与改性沥青粘结力的贡献能力;通过沥青混合料马歇尔试验、水稳定性和高温稳定性试验来评价掺加抗剥落剂和水泥替代矿粉措施对花岗岩沥青混合料性能的影响。试验结果表明:仅采用水泥替代矿粉,加铺层花岗岩沥青混合料的水稳定性无法满足要求,而同时掺加Morlife300、PA-1抗剥落剂后,则花岗岩沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂比和动稳定度得到大幅提升。试验路近2年的检测结果表明:试验路段的路表未出现剥落、裂缝及车辙等病害,各项路用性能指标良好。     

抗剥落剂对沥青及沥青混合料性能的影响研究

文章选取一种有机高分子非氨类抗剥落剂,研究了不同掺量的抗剥落剂对沥青和沥青混合料性能的影响,同时进行了沥青的三大性能指标试验与沥青混合料的水稳定性和高温稳定性试验。试验结果表明:抗剥落剂显著提高了沥青的低温性能,降低了沥青和沥青混合料的高温性能,但一定掺量的抗剥落剂能够显著提高沥青混合料的水稳定性,并得出了抗剥落剂的最佳掺量为0.2%。     

破碎卵石沥青混合料黏附性改善研究

为了将破碎卵石更好地应用在沥青路面中,对破碎卵石与沥青的黏附性进行了研究。采用破碎卵石、SBS改性沥青、水泥、抗剥落剂等为原材料进行试验,通过浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验对其水稳定性进行评价。结果表明:采用SBS+2%水泥+0.3%抗剥落剂的黏附性改善效果最好,沥青混合料的水稳定性能够满足规范要求。     

掺加LD抗车辙剂沥青混合料试验研究

文章以西安某研究院研制生产的LD抗车辙剂为基础,研究了0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%五种不同掺量LD抗车辙剂的AC-16型沥青混合料的高温性能、低温抗裂性能、水稳性能以及疲劳性能。通过实验对比发现:掺加适量LD抗车辙剂的沥青混合料其各项性能提高明显,尤其是疲劳性能比规范值要求提高80%,结果表明:LD抗车辙剂掺入量为沥青混合料的0.6%左右时,可有效提升AC-16沥青混合料的高、低温性能及疲劳性能。     

石棉纤维热阻式沥青路面性能研究

为减缓高温地区沥青路面车辙病害,文中研究提出向沥青混合料中掺加石棉纤维的方法。对不同掺量,包括0.2%、0.3%、0.4%和0.5%掺量的石棉纤维沥青混合料和AC-13沥青混合料,进行热阻性能试验、车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和小梁弯曲试验,研究石棉纤维掺量对沥青混合料热阻性能、高温性能、水稳性能及低温性能的影响。结果表明:石棉纤维能有效改善沥青混合料的热阻性能,试件最大温差较AC-13混合料低4.3℃;同时,石棉提高了沥青混合料的动稳定度和低温抗变形能力,改善了沥青的高、低温性能。最后综合考虑对沥青混合料热阻性能及路用性能的影响,推荐采用石棉纤维的剂量为0.4%。     

新型木质素纤维及抗车辙剂对SMA沥青混合料的性能影响评价

为了比较新型木质素纤维和抗车辙剂对SMA沥青混合料路用性能的影响,在SMA-13中分别掺加普通木质素纤维、新型木质素纤维及普通木质素纤维+抗车辙剂,通过高温车辙、浸水马歇尔、冻融劈裂和低温小梁试验,对比评价以上3种SMA的路用性能。研究发现,与普通木质素纤维SMA相比,普通木质素纤维+抗车辙剂能够明显提高SMA沥青混合料的高温、低温与水稳定性,而新型木质素纤维能显著提高混合料的高温与低温性能,且提高幅度与普通木质素纤维+抗车辙剂接近。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能试验研究

玄武岩纤维沥青混合料具有优良的技术性能,在道路工程领域备受关注。通过车辙试验、间接拉伸试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验分别评价不同纤维掺量玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性。试验结果表明:与普通AC-13沥青混合料相比,掺加玄武岩纤维的沥青混合料其高温性能、低温性能和水稳定性能均有所改善;当玄武岩纤维掺量为0.15%时,沥青混合料能获得最佳综合路用性能。     

掺水泥花岗岩沥青混合料的性能研究与应用

在公路建设中使用酸性集料铺筑沥青路面,必须掺加抗剥落剂来增强与沥青的粘附性。文章通过马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂强度试验以及高温车辙试验,对酸性花岗岩掺加水泥沥青混合料路用性能与未掺加抗剥落剂碱性石灰岩沥青混合料的性能进行对比研究,表明掺水泥抗剥落剂的花岗岩沥青混合料的性能完全满足规范要求,可应用于公路建设中。     

抗车辙剂与橡胶粉复合改性沥青及混合料性能研究

为了研究抗车辙剂与橡胶粉复合改性沥青性能并对比分析不同橡胶粉和抗车辙剂掺量对复合改性沥青混凝土路用性能的改善程度,依托实体工程,选择4种橡胶粉掺量和4种KTL抗车辙剂掺量,通过对抗车辙剂与橡胶粉复合改性沥青及其混合料性能系统研究,评价了不同橡胶粉和抗车辙剂掺量下复合改性沥青针入度体系指标性能,基于车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和弯曲疲劳试验确定了抗车辙剂和橡胶粉适宜的掺量比例,并铺筑了试验路。试验结果表明,掺加橡胶粉可显著改善沥青混凝土的低温抗裂性和抗疲劳耐久性,橡胶粉与抗车辙剂复合改性沥青混合料具有优良的高低温性能,复合改性沥青混合料的抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,橡胶粉与抗车辙剂复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,推荐最佳复合改性剂的掺配比例为0.4%KTL抗车辙剂+20%橡胶粉。     

高模量重载交通沥青混合料路用性能试验研究

采用AC-13,SMA-13,Sup-13三种不同级配,制备高模量剂掺量为0 %,0.2 %,0.4 %,0.6 %,0.8 %不等的高模量沥青混合料,进行高温车辙、浸水马歇尔、冻融疲劳、低温小梁、四点弯曲试验,分别研究不同高模量剂掺量及级配组合方案下混合料的高温性能、水稳性能、低温抗裂性能及抗疲劳性能。研究表明:高模量剂能够显著提升混合料的路用性能,对高温性能和抗疲劳性能的提升效果最为显著,而SMA-13级配更适用于重载交通路段。实际工程应用也进一步验证了0.6 %高模量剂掺量下SMA-13沥青混合料的服役水平较好。     

不同复配方案橡胶粉与塑料颗粒复合改性沥青及其混合料耐久性试验

为了研究抗车辙剂与橡胶粉复合改性沥青性能并对比分析不同橡胶粉和抗车辙剂掺量对复合改性沥青混凝土路用性能的改善程度,依托实体工程,选择4种橡胶粉掺量和4种KTL抗车辙剂掺量,通过对抗车辙剂与橡胶粉复合改性沥青及其混合料性能系统研究,评价了不同橡胶粉和抗车辙剂掺量下复合改性沥青针入度体系指标性能,基于车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和弯曲疲劳试验确定了抗车辙剂和橡胶粉适宜的掺量比例,并铺筑了试验路。试验结果表明,掺加橡胶粉可显著改善沥青混凝土的低温抗裂性和抗疲劳耐久性,橡胶粉与抗车辙剂复合改性沥青混合料具有优良高低温性性能,复合改性沥青混合料的抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,橡胶粉与抗车辙剂复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,推荐最佳复合改性剂的掺配比例为0.4%KTL抗车辙剂+20%橡胶粉。     

破碎砾石沥青混合料路用性能研究

为了研究破碎砾石沥青混合料在高等级路面面层中的路用性能,基于路面水损坏特征及实践经验设计了较小空隙率的破碎砾石沥青混合料,进行了车辙试验、低温弯曲试验、水稳性等试验,并与石灰岩沥青混合料、玄武岩沥青混合料作对比,研究了破碎砾石沥青混合料的路用性能。研究结果表明:破碎砾石与天然砂掺配所形成的沥青混合料(已添加0.4%PA-1型液体沥青抗剥落剂)可适用于1-2-3、1-2-4、2-2-3、2-2-4、2-3-3、2-3-4、2-4-3等气候分区高速公路和一级公路沥青路面表层的铺筑;与石灰岩沥青混合料相比,其动稳定度、破坏应变分别下降41.87%、12.99%;添加0.4%PA-1型液体沥青抗剥落剂后,冻融劈裂强度提高了32.78%,满足规范要求,可见,破碎砾石沥青混合料在一定条件下可用于路面面层的铺筑。     

SBS与抗车辙剂复合改性沥青混凝土的路用性能

为提高沥青中面层的抗车辙能力,开展了SBS改性沥青混凝土AC-20中掺加抗车辙剂(PR)的复合改性研究。通过室内车辙试验、低温弯曲试验及冻融劈裂试验研究了3种掺量(分别占沥青混凝土质量数的0.2%,0.4%,0.6%)抗车辙剂对SBS改性AC-20高温性能、低温性能及水稳定性的影响,并确定了适宜的掺量。结果显示:与参照沥青混凝土(无抗车辙剂的SBS改性AC-20)相比,复合改性AC-20的高温性能得到显著改善,水稳定性和低温性能略有下降;综合复合改性AC-20的高、低温性能及工程经济性,确定抗车辙剂适宜的掺量为0.3%。     

加铺层花岗岩AC-13C试验研究

针对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的工作特性,以花岗岩AC-13C为研究对象,采用水泥替换矿粉和掺加抗剥落剂的方法研究了花岗岩沥青混合料的材料组成及其路用性能。通过延长水煮时间和沥青与抗剥落剂共同老化评价了抗剥落剂改善集料与沥青粘附性的优劣性;基于性能目标进行了花岗岩沥青混合料的马歇尔试验、车辙试验、水稳性试验、加速老化试验、浸水肯塔堡飞散试验等,并对试验路进行了性能检测。研究结果表明,掺加受热稳定性良好的抗剥落剂是提高花岗岩混合料路用性能的重要保证,且MeadWestvaco抗剥落剂施工存储均匀性良好,运营两年后的路面无相关病害发生。     

SB S掺量对沥青混合料水稳定性能的影响研究

排水路面早期主要受水损害较多,一旦发生破坏,对路面的正常使用性能影响较大。为了改善排水沥青混合料的水稳定性,展开研究SBS掺量对沥青混合料水稳定性能的影响。选取SBS掺量为3.0%,4.5%,6.0%,7.5%,9.0%五种改性沥青,通过沥青混合料浸水飞散试验,冻融劈裂试验,浸水马歇尔试验,浸水汉堡车辙试验对混合料的水稳定性进行评价,对比分析不同SBS掺量对混合料水稳定性的影响。试验表明,高掺量的SBS改性沥青有效改善排水沥青混合料的水稳定性能。综合考虑,推荐较佳SBS掺量为6.0%。