掺水泥乳化沥青冷再生混合料强度影响因素试验研究

采用垂直振动成型方法制备圆柱体试件,通过试验研究了乳化沥青类型和水泥掺量对高速公路路面上面层掺回收料就地冷再生混合料强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,SBR与SBS改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15.0%,9.0%;掺水泥1.5%乳化沥青冷再生混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔稳定度、劈裂强度和抗剪强度分别至少提高了11.0%,13.0%,19.0%,85.0%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料;考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%。     

纤维加固沥青混合料的路用性能试验研究

为研究石棉、尼龙和聚酯纤维对沥青混合料长期性能的改善效应,开展了沥青混合料物理及力学试验。首先,针对不同纤维沥青混凝土开展了试验设计;其次,研究了纤维掺量对沥青物理特性的影响;再则,开展了马歇尔试验明确纤维沥青混合料的最佳配比;最后,通过间接拉伸试验研究了纤维沥青混凝土的长期性能。研究表明:随着掺入纤维量的增加,沥青的软化点提高而渗透度降低;纤维掺入量为0.2%~0.6%的情况下沥青混合料的各项指标都能满足设计标准;掺入纤维后所有样本的拉伸强度和干湿韧性都得到提高,说明掺加纤维使混合料稳定、开裂减少、水损害降低,耐久性提高。石棉、尼龙和聚酯等纤维的最佳比例分别为0.6%,0.4%和0.4%,鉴于聚酯纤维成本较低,建议使用聚酯纤维用于沥青路面,以提高长期性能。     

聚合物纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响

废旧玻璃代替部分集料在减少道路建设对自然资源消耗的同时,还影响沥青混合料的力学性能。为提高掺有玻璃集料的沥青混合料的力学性能,在沥青混合料中添加聚丙烯纤维,通过标准马歇尔试验、间接拉伸刚度模量试验和动态蠕变试验研究了聚丙烯纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内聚丙烯纤维或玻璃单独掺加均可提升沥青混合料稳定度,二者对沥青混合料的稳定度最大提升效果分别为11.29%和12.10%。沥青混合料间接拉伸刚度模量与玻璃掺量正相关,但随聚丙烯纤维掺量的增加而先增加后降低,0.2%为聚丙烯纤维最佳掺量;在聚丙烯纤维掺量为0.2%时,玻璃最佳掺量为6%。     

水泥乳化沥青复合材料特征及其混合料性能研究

为了系统研究水泥乳化沥青比例(C/A)对复合材料特征和水泥乳化沥青混凝土性能的影响,采用动态剪切流变仪、扫描电镜和力学试验等研究手段对不同C/A时水泥乳化沥青复合材料黏弹性能、微观结构以及其混合料的力学性能进行对比研究。结果表明:水泥乳化沥青复合材料的黏弹性能和微观结构随C/A的变化趋势具有一致性,且在C/A为0.8时,复数模量达到乳化沥青的2.5倍,但相位角接近;同时,水泥与乳化沥青在复合材料体系中形成了一种相互贯穿、多点接触的均质空间网络结构。水泥乳化沥青混合料的抗压强度和抗变形能力较乳化沥青混合料而言有明显提升,且水泥乳化沥青混合料的马歇尔稳定度和抗压强度随C/A的增加而增大、随油石比的增加而降低;在3种油石比和C/A中,以油石比为5%、C/A为1.0的水泥乳化沥青混合料的间接拉伸强度最高。     

水性环氧乳化沥青混凝土路面冷补材料制备及性能研究

通过自制水性环氧乳液对阳离子乳化沥青进行改性,制备水性环氧乳化沥青及其混合料,开发了一种适用于路面养护的新型修补材料。对不同水性环氧乳液掺量下的水性环氧乳化沥青进行荧光、抗剪、黏附性分析,及其沥青混合料养生条件、马歇尔稳定度、抗劈裂强度、水稳定性测试。结果表明:水性环氧乳液掺量10%~20%时,沥青充分包裹在环氧网络结构中,抗剪强度迅速增大,黏附性较好,掺量小于10%对抗剪强度贡献不大;混合料养生条件在60℃时,随着掺量的增大,马歇尔稳定度、劈裂强度、水稳性随着增大,水性环氧乳液掺量20%时,马歇尔稳定度、抗劈裂强度、MS分别为5.81kN、0.81 MPa、93.1%,均满足规范要求。     

水泥和乳化沥青含量对水泥乳化沥青混合料性能的影响

为了研究水泥和乳化沥青含量对水泥乳化沥青混合料的性能影响,对不同水泥和乳化沥青掺量的混合料进行了宏观试验和微观观测,包括间接拉伸强度、抗压强度、回弹模量、拉伸强度比、动态稳定性、最大弯曲应变和Cantabro损失。此外,使用扫描电子显微镜(SEM)和计算机断层扫描(CT)获得了具有不同材料成分的水泥乳化沥青混合物的细观图像和空隙特征。结果表明:(1)当水泥含量恒定为3%,乳化沥青含量从6%增加到9%时,间接拉伸强度、抗压强度和弹性模量先增加后减小。在恒定的乳化沥青含量为8%,水泥含量从0增加到4%时,间接拉伸强度先增大后减小,当水泥含量为3%时,抗压强度和回弹模量均达到最大值。水泥的加入可显著提高沥青混合料的高温稳定性和水分稳定性,但不利于其低温性能。当水泥含量在2%和3%之间时,观察到最小的Cantabro磨耗。在水泥乳化沥青混合物中,水泥与沥青破乳后的水分进行反应,AFt与沥青薄膜交织形成网格结构,提高了混合物的水分敏感性和高温稳定性,另外,在不同水泥和乳化沥青含量的混合料中形成细观空隙结构也将影响机械性能和混合物性能。     

考虑冻融循环的聚酯纤维沥青混合料性能研究

为研究聚酯纤维掺量对沥青混合料路用性能和冻融损伤劣化规律的影响,通过高温车辙试验、低温劈裂试验、水稳定性试验和冻融循环条件下小梁弯曲试验,对比分析聚酯纤维掺量为0.0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%时沥青混合料动稳定度、极限弯拉强度、弯拉应变、残留稳定度、冻融劈裂强度比和冻融弯曲应变的变化。结果表明,随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料路用性能指标和冻融损伤性能呈现先增大后减小的趋势,聚酯纤维掺量为0.2%左右时,沥青混合料动稳定度出现峰值(3 512次/mm),抗弯拉强度提高12.4%,极限弯曲应变增加7.6%,弯曲劲度模量超过2 670 MPa,马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高2.2%、3.2%;聚酯纤维掺量为0.2%左右、冻融循环次数为12次时,弯曲破坏应变出现峰值,抗冻融性能最佳;聚酯纤维沥青混合料的弯曲破坏应变与冻融循环周期呈负相关关系,冻融循环次数超过12次时,弯曲应变下降速率减小并逐渐趋于稳定。     

水镁石纤维对再生基层材料路用性能的影响

为了改善再生基层材料路用性能,选取不同水镁石纤维和水泥的掺量作为关键影响因素,采用无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、抗弯拉强度试验和抗压回弹模量试验,评价影响因素对再生基层材料的路用性能影响;采用干缩和温缩性能试验,评价不同水镁石纤维掺量对再生基层材料收缩性能的影响。研究结果表明:增加水镁石纤维和水泥的掺量对再生基层材料各项力学性能有所增强,但水镁石纤维对再生基层材料的不同性能改善略有差异。其中,随着纤维掺量的增加,在掺量小于4%时,再生基层材料的劈裂强度与抗弯拉强度为阶梯式增加;在掺量大于等于4%时,其增长速度相对缓慢。此外,掺入水镁石纤维对再生基层材料的干缩和温缩性能也均有所改善。     

玄武岩纤维透水沥青混凝土性能试验

为研究玄武岩纤维(Basalt Fiber,简称BF)在各掺量下的透水沥青混凝土(permeable asphalt concrete,简称PAC)性能,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、低温劈裂试验、渗水试验等,得到PAC的最佳BF掺量。结果表明:对于马歇尔试验,当BF掺入量为0.4%时,稳定度最高;而浸水马歇尔试验中,掺加0.5%的BF其残留稳定度和浸水稳定度均为最高;BF掺入量为0.5%时车辙试验中的动稳定度最佳;低温劈裂试验中,残留强度比在BF掺入量为0.4%时取最大值;渗水系数在BF掺加量为0.3%时开始明显减弱。因此,在满足各项路用性能的条件下,BF掺量应控制在0.3%～0.4%,对应最佳沥青掺量为4.3%～4.6%。     

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。     

新料掺量对RAP冷再生混合料力学性能影响研究

为研究新集料掺量对乳化沥青冷再生混合料力学特性的影响规律,通过室内试验对不同新料掺量的乳化沥青冷再生混合料进行配合比设计,并对冷再生混合料进行力学性能试验,研究新料掺量对冷再生混合料力学性能的影响规律。研究结果表明:随着新料掺量的增加,冷再生混合料劈裂强度、马歇尔稳定度及抗压强度均逐渐增大;当冷再生混合料用于下面层时,建议RAP料掺量不高于80%。     

纤维掺量对沥青混凝土抗压回弹模量的影响分析

为了研究纤维掺量对沥青混凝土的抗压强度和回弹模量的影响,选用5种聚酯纤维掺量沥青混凝土的圆柱体试件在M TS810材料试验机上进行单轴静压试验,试验温度为20℃。分析了沥青混凝土的抗压强度和回弹模量随纤维掺量变化的规律以及纤维的作用机理,同时对回弹模量取值的合理性进行了探讨。结果表明,沥青混凝土的力学性能对纤维的掺量反映敏感,适量地加入纤维会改善沥青混凝土的抗压强度和回弹模量。根据试验分析结果确定纤维的合理掺量范围为0.2%~0.25%,纤维掺量为0.3%的回弹模量合理取值有待深入研究。     

水泥乳化沥青混凝土力学性能研究

通过室内试验测试了两种集料级配下，乳化沥青用量分别为7％、8％、9％，水泥用量分别为2％、3％、4％时水泥乳化沥青混凝土的物理、力学性质。试验结果表明：在乳化沥青含量不变时，随着水泥用量的增加水泥乳化沥青混凝土的马歇尔稳定度、抗压强度、抗折强度、抗压回弹模量、抗折回弹模量随之增加；在水泥用量不变时，随着乳化沥青用量的增加相应的力学指标呈降低趋势；矿料级配中粗集料含量增加后，混合料的抗折强度和抗折回弹模量有明显增加，但抗压强度和抗压回弹模量变化不大。     

聚酯纤维和聚丙烯纤维水泥稳定碎石力学性能研究

通过大量室内试验,研究了聚酯纤维及聚丙烯纤维对水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能的影响。结果表明:聚酯纤维和聚丙烯纤维都可以大幅度地提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度,降低抗压回弹模量;给出了纤维最佳质量掺量,聚酯纤维约为0.07%,聚丙烯纤维约为0.05%;相同龄期、相同纤维掺量的情况下,聚酯纤维水泥稳定碎石比聚丙烯纤维水泥稳定碎石的强度高、回弹模量低。同时,根据试验结果分析,得出了聚酯纤维、聚丙烯纤维掺量与水泥稳定碎石各力学性能指标的回归关系式。     

灌注式水泥-沥青混合料设计与路用性能

灌注式水泥-沥青混合料是一种在开级配的沥青混合料中填充水泥胶浆而形成的,兼具沥青路面和水泥混凝土路面特点的复合材料.采用体积法设计高空隙率的基体沥青混合料并通过马歇尔试验确定其最佳沥青用量;通过不同水灰比和不同灌浆量的水泥浆灌注的水泥-沥青混合料的马歇尔稳定度和低温劈裂强度,确定水泥浆的合理水灰比和单位面积合理的灌浆量.利用车辙试验动稳定度评价水泥-沥青混合料的高温稳定性,用残留稳定度和冻融劈裂强度比评价水泥-沥青混合料的水稳定性.结果表明所选择的水泥-沥青混合料具有优良的高温稳定性和良好的水稳定性,在普通水泥浆中掺加一定量的粉煤灰,水泥-粉煤灰-沥青混合料同样具有较好的路用性能.     

纤维沥青混凝土的动态参数试验研究

通过动态抗压试验和动态劈裂试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的动态性能参数。选用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件和马歇尔试件,每种纤维掺量制作4个试件,在MTS810材料试验机上进行试验。通过试验确定不同纤维掺量沥青混凝土的动态抗压模量和劈裂回弹模量,对纤维沥青混凝土的动态性能机理进行了分析,并且讨论了动静态抗压模量之间的关系以及纤维掺量与动态模量之间的关系。结果分析表明,加入纤维后的沥青混凝土表现出与普通沥青混凝土相似的动态响应规律,沥青混凝土的动态模量与纤维掺量之间存在较好的相关性,适量的加入纤维会改善沥青混凝土的动态模量等主要动态参数,从而有效增强其综合路用性能。根据动、静态分析结果的基础上给出此种聚酯纤维沥青混凝土的合理纤维掺量在0.20%~0.25%之间。     

基于灰色关联理论的聚酯纤维沥青混合料路用性能研究

为研究聚酯纤维对沥青混合料的路用性能的影响,对聚酯纤维掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的沥青混合料进行路用性能研究,分析纤维掺量对沥青混合料性能影响规律,并从细微观层面揭示聚酯纤维沥青混合料性能增强机制;同时引入灰色关联评价方法,对聚酯纤维沥青混合料进行多指标综合评价,并基于路用性能优选出最佳纤维掺量。结果表明:聚酯纤维在沥青混合料中形成三维网状结构,通过桥接、加筋、增韧等作用,使纤维混合料路用性能优于普通沥青混合料;聚酯纤维掺量为0.3%时沥青混合料路用性能最优;聚酯纤维对沥青混合料高温稳定性影响较大,其次为低温抗裂性。在最佳掺量下,动稳定度提高51.82%,低温弯曲破坏应变增大32.74%,冻融劈裂强度比增加11.8%。     

石膏对水泥乳化沥青混合料强度的影响

研究了水泥水化产物中钙矾石(AFt)对水泥强度、乳化沥青混合料马歇尔稳定度的影响,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析水化产物的物相和微观形貌。结果表明:随着石膏掺量的增加,水泥熟料强度和混合料马歇尔稳定度呈倒V型变化,石膏掺量3%(以SO_3为标准)时性能最好;添加石膏后水泥熟料水化产物中出现AFt,而且随着石膏用量的增加,水泥熟料的水化产物中出现更多AFt和Ca(OH)2,适当含量AFt穿插在水化产物中促使其内部结构更加密实,有助于强度提高。     

结合料对水泥乳化沥青混合料性能的影响

针对水泥和乳化沥青两种结合料对水泥乳化沥青混合料性能的不同影响,研究了不同结合料剂量条件下水泥乳化沥青混合料的性能.试验结果表明:在一定用量范围内,当乳化沥青用量一定时,水泥用量增加,混合料的马歇尔稳定度、抗压强度、抗折强度和抗压回弹模量随之增加,高温和水稳性能变好;当水泥用量一定时,乳化沥青用量超过8.0%,相应的力学指标呈下降趋势,高温、水稳性能变差,但低温性能变好.     

水泥替代矿粉对沥青混合料性能的影响

沥青混合料中常掺入部分活性矿粉提高沥青与集料的粘结力,为了节约矿石材料,用水泥替代沥青混合料中部分矿粉,通过室内试验研究不同水泥替代量下沥青混合料的性能。试验结果表明,水泥替代20%~40%矿粉时,沥青胶浆的软化点和延度较高;水泥掺量为2%时沥青混合料的马歇尔稳定度达到最大值17.1kN;水泥掺量为4%时劈裂强度最大为0.64MPa,当水泥替代量大于2%时,其动稳定度增长缓慢,因此,为了保证沥青混合料的性能,同时节约矿物材料,建议水泥含量为2%~4%。