疲劳荷载对水泥乳化沥青纤维复合材料黏弹行为的影响及机理分析

为了研究疲劳荷载作用下,水泥乳化沥青纤维复合材料的黏弹行为,采用动态剪切流变仪(DSR),以耗散能和累计耗散能为主要评价指标,研究了A/C(沥灰比),玄武岩纤维掺量和应力水平等因素对试件黏弹行为的影响规律,得到黏弹性能最佳时的复合材料配比,并通过扫描电镜测试从微观角度分析了纤维对复合材料黏弹行为的作用机理。结果显示:耗散能随疲劳荷载的变化规律可分为快速增长期、缓慢增长期和急速增长期3个阶段。A/C越大,胶浆中的柔性成分比例越多,复合材料的耗散能和累计耗散能越大;增大应力水平,会使复合材料的耗散能曲线急剧上升,试件的破坏速度加快;玄武岩纤维的掺入能明显改善水泥乳化沥青胶浆的疲劳寿命和黏弹行为,延缓试件的破坏速度,当纤维掺量为2%时,疲劳寿命和累计耗散能达到最大值,复合材料的黏弹性能最佳;微观分析表明,玄武岩纤维能很好地分散在水泥乳化沥青基体中,形成触角状结构,起到了良好的吸附和加筋作用,改变了水泥乳化沥青胶浆的黏弹行为,延长了复合材料的使用寿命。     

掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量试验研究

采用顶面法测试了掺RAP的水泥乳化沥青混合料中不同油石比、RAP掺量、水泥掺量、压实度和温度5个因素对其抗压回弹模量的影响。研究结果表明:掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量随乳化沥青油石比的增大而降低;抗压回弹模量随温度升高呈线性降低;抗压回弹模量随水泥用量的增大而增大,推荐水泥掺量为3%;混合料抗压回弹模量随着RAP掺量的增大而增大,建议RAP掺量控制在50%范围以内;压实度对添加RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量的影响显著。     

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。     

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.     

水泥乳化沥青胶浆及混合料性能研究

为了研究水泥乳化沥青胶浆及混合料的性能,研究首先对水泥与乳化沥青的微观反应机理展开研究,其次对不同水泥用量与乳化沥青用量的水泥乳化沥青胶浆的粘度性能进行试验,最终对水泥乳化沥青混合料的路用性能进行验证。试验表明,水泥加入乳化沥青,在破乳之后水泥及水化物与沥青膜形成了网状的结构体系,克服了单纯乳化沥青破乳后的分散。水泥乳化沥青胶浆的粘度较强,混合料的强度性能和路用性能随着乳化沥青用量增大而降低,随着水泥用量增大而提高。     

油石比对多年冻土区沥青混合料强度特性的影响分析

青藏高原海拔高、昼夜温差大、冻融循环频繁等各种不利条件对沥青混合料强度特性影响显著。通过沥青混合料劈裂试验、弯拉试验与单轴抗压试验,研究油石比对沥青混合料强度特性的影响。借助方差分析方法研究油石比对沥青混合料劈裂抗拉强度、抗弯拉强度与抗压强度的影响程度。研究结果表明:SBR-AC-13和SBRAC-16沥青混合料的最佳油石比为6.5%,130号沥青混合料最佳油石比为6.0%。油石比对沥青混合料的抗弯拉强度及单轴抗压强度影响显著,在沥青混合料油石比6.0%~7.0%的基础上适当增加沥青用量,有利于提高沥青混合料的低温性能。     

Influencing Factors of Compression Strength of Asphalt Mixture in Cold Region

针对寒区低温特点,对沥青混合料进行室内单轴压缩试验,分析温度、油石比、沥青种类和级配对混合料抗压强度的影响.结果表明,混合料抗压强度随温度的升高而降低；对比不同最大公称粒径的沥青混合料的抗压强度可知,SBR改性AC - 16混合料的抗压强度高于AC - 13；存在对应于抗压强度达到最大值时的最佳油石比,约在6.0％～7.0％之间；SBR改性沥青混合料的低温抗压性能明显优于l30#道路石油沥青混合料.混合料抗压强度值的对数与温度及油石比的关系符合二元一次函数关系.用SPSS相关分析方法分析各影响因素对混合料抗压特性的影响程度可知,温度和沥青种类对抗压强度影响较大.     

水泥对乳化沥青混合料路用性能的影响

采用加速加载试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和三分点加载疲劳试验分别研究了不同水泥掺量下乳化沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和疲劳性能。研究结果表明随着水泥用量增加乳化沥青混合料的高温稳定性和水稳定性提高,而混合料低温抗裂性能和疲劳性能随水泥掺量的增加呈先增加后减小的趋势,结合路用性能研究结果,本文推荐了乳化沥青混合料合理的水泥用量范围。     

无车辙路用环氧沥青混合料组合结构性能研究

针对道路沥青路面车辙严重、耐久性不足等特点,提出高模量沥青混合料HMM-13+不黏轮乳化沥青+路用环氧沥青混合料NRSMA-13组合结构,采用拉拔试验、剪切试验、组合结构车辙试验对其性能展开研究,黏层方面对比SBS改性乳化沥青与二阶环氧黏结剂。结果表明,路用环氧组合结构黏层采用0.5 kg/m²不黏轮乳化沥青性能良好,组合结构高温性能出色,适用于高温重载等路面结构苛刻要求的地区。     

乳化沥青对水泥稳定碎石力学性能影响的微观机理研究

乳化沥青水泥稳定碎石的微观结构和宏观特性联系紧密。为进一步研究混合料力学性能的演变规律,文中首先通过扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)探究其微观形态结构和物相组成,其次通过无侧限抗压试验、弯曲试验和干缩试验,分析乳化沥青对水泥稳定碎石宏观特性的影响,并进一步分析其微观结构组成和形貌特征对宏观性能演变的影响机制。研究表明,乳化沥青破乳行为和水泥水化反应同时进行,产生由沥青薄膜与水泥水化产物交织形成的絮状胶体,并进一步和针状水泥水化晶体骨架结构交织形成复杂致密的空间网络结构,从而降低混合料的无侧限抗压强度,并提高其弯拉能力和收缩变形能力。     

碱激发水泥粉煤灰体系对再生沥青混合料性能的影响

设定不同配合比的再生沥青混合料(RAP)和水泥粉煤灰掺量,通过标准击实试验、无侧限抗压强度、水稳定性和SEM测试,研究了碱激发水泥粉煤灰体系对RAP混合料的性能影响。结果表明:RAP中沥青与稳定土质量比(A/S)为3/5时,最大干密度和最佳含水量随着粉煤灰与水泥掺量的增大而增大。在使用的材料体系中,A/S=3/5,掺1.1%NaOH、6%水泥、6%粉煤灰、用水量7.4%时,再生沥青混合料的性能最好。试件浸水后抗压强度普遍降低,但与干燥试件变化趋势一致。SEM测试表明:NaOH能够激发混合料中粉煤灰的潜在活性,与Ca(OH)_2以及熟料水化生成的C-S-H凝胶发生了二次火山灰反应,促进了混合料抗压强度的提高。     

水泥乳化沥青再生水泥稳定碎石基层材料研究

采用水泥和乳化沥青再生水泥稳定碎石回收材料,通过马歇尔击实法确定了再生混合料的最佳外加水量和最佳乳化沥青用量,测试了不同水泥用量下再生混合料高温养生后的劈裂强度、浸水劈裂强度比、冻融劈裂强度比,以及混合料不同龄期的劈裂强度和抗压强度.试验结果表明,水泥和沥青同时影响再生混合料的强度,随着水泥用量增大,再生混合料的最终劈裂强度增加,水稳定性增强,7d劈裂强度和抗压强度增长速度加快.再生混合料中的最优水泥用量需要综合考虑乳化沥青再生混合料设计标准和无机胶凝材料再生混合料设计标准来确定,本文推荐最佳水泥用量取2.5％左右.     

垂直振动成型方法在大粒径沥青混合料中的应用研究

为解决大粒径沥青混合料不易压实、空隙率过大等问题,优化其路用性能,采用垂直振动成型方法(VVTM)和常规马歇尔方法(MS)进行大粒径沥青混合料体积参数试验、单轴抗压强度试验、劈裂试验、高温抗剪试验及水稳定性试验,通过改变振动时间、油石比及试验温度等分析大粒径沥青混合料的各项性能。结果显示,VVTM方法能显著提高大粒径沥青混合料的密度、稳定度等,降低其空隙率和矿料间隙率;采用VVTM方法有助于改善大粒径沥青混合料的路用性能,提高其抗压强度、劈裂强度、单轴贯入强度及冻融劈裂强度比,且能降低最佳油石比0.2%～0.3%;对抗压强度的改善幅度随温度的增加呈下降趋势,劈裂强度对中温区域(0～20℃)的依赖性略高于低温环境(-20～0℃);在大粒径沥青混合料配合比设计中推荐采用VVTM100方法。     

大粒径沥青混合料的力学特性和路用性能研究

分别采用主骨架空隙体积填充法、Superpave方法和贝雷法设计了5种大粒径沥青混合料级配,然后采用大马歇尔试验配合比设计法对所设计的5种大粒径沥青混合料进行了最佳油石比的确定,并对最佳油石比下的大粒径沥青混合料进行了力学特性和路用性能研究.结果表明:大粒径沥青混合料具有较高的抗压强度、抗压回弹模量和劈裂强度,且具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能和水稳定性.     

沥青稳定类冷再生混合料抗剪特性研究

采用乳化沥青和泡沫沥青作为冷再生沥青混合料的稳定剂,研究冷再生混合料的三轴抗剪特性。研究表明:乳化沥青冷再生混合料比泡沫沥青冷再生混合料抗剪切强度略高;水泥的掺加能显著增加冷再生混合料的内摩擦角及粘聚力;而粘聚力随着沥青稳定剂用量的增大呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角则随沥青用量增大而降低,且影响内摩擦角的主要因素为集料颗粒组成而非沥青稳定剂的类型。     

水泥对乳化沥青冷再生材料性能影响的宏微观分析

为了研究水泥对乳化沥青冷再生材料性能的作用机理和确定水泥掺量的最佳范围,本研究对不同水泥掺量(0%~5%)的乳化沥青冷再生材料进行了微观形貌观测和化学成分分析,并对乳化沥青混合料性能进行宏观力学测试。通过扫描电镜测试和电子能谱分析表明:(1)扫描电镜观测到的纤维状晶体确实为水泥与混合料中的水相发生水化反应生成的水化产物,这些水泥水化产物和沥青形成的胶浆复合物在空间中呈立体网格结构;(2)水泥掺量为1%~2%时,水泥水化后的产物没有形成棱角分明的纤维晶体,呈圆柱状,纤维较短(10μm),大多分布在5μm左右,当水泥掺量大于3%时,水化后的晶体分布致密,呈针状,纤维较长(部分水泥水化产物晶体长度 20μm);(3)这些水泥水化产物对乳化沥青冷再生混合料具有"加筋"作用,能够提高乳化沥青冷再生混合料的早期强度。通过高温车辙试验、小梁低温弯曲试验及抗水损害试验研究发现:(1)乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性随着水泥掺量的增加而提高;(2)低温性能随着水泥掺量的增加呈现先升高后降低的变化特性,当水泥掺量在1%~2%范围内,乳化沥青厂拌冷再生混合料性能最佳。     

乳化沥青冷再生混合料早期强度评价

乳化沥青冷再生混合料需要一定的破乳时间形成强度,从而导致施工工期延长,且混合料强度较低会致使路面后期出现松散、坑洞等病害。通过添加水泥一方面可以加速乳化沥青的破乳速度,同时能够显著提高冷再生混合料的早期强度。该文通过粘结力试验和抗磨耗试验对不同水泥掺量的乳化沥青冷再生混合料早期强度进行了分析研究,且对其水稳定性进行了分析研究。结果表明:随着水泥掺量的不断增加,乳化沥青冷再生混合料的早期强度和抗水损害性能逐渐增大,同时水泥加速了乳化沥青冷再生混合料早期强度的获取速率。然而水泥用量过高时会使冷再生混合料变脆,导致混合料低温性能降低,因此在设计时需要严格控制水泥的掺量。     

乳化沥青冷再生拌和用水量和水泥掺加方式研究

水作为乳化沥青冷再生混合料的润滑剂,会对混合料的可压实性和耐久性产生较大影响.在最佳油石比下分别采用击实最佳含水率(OMC)的110％、100％、90％、80％、70％、60％作为拌和用水量,根据乳化沥青胶浆对粗集料的裹覆状态、混合料的孔隙率、干ITS、湿ITS和TSR的变化规律,最终选择70％～80％OMC作为乳化沥青就地冷再生混合料的最佳拌和用水量.同时针对不掺加水泥、水泥分别以内掺和外掺的形式加入,比较了3种方案对乳化沥青混合料性能的影响,发现乳化沥青冷再生中水泥按外掺的形式加入时可以提高混合料的水稳定性.     

高黏复合改性橡胶沥青在透水沥青路面中的应用

为了研究高黏复合改性橡胶沥青应用在透水沥青路面中的性能,依托实体工程,在PAC-13、PAC-20型透水性沥青混合料中使用高黏复合改性橡胶沥青,研究了高黏复合改性橡胶沥青混合料的各项路用性能和渗水系数,并与高黏改性沥青混合料进行了对比。结果表明,PAC-13、PAC-20型高黏复合改性橡胶沥青混合料的最佳油石比与同级配类型的高黏沥青混合料基本相同;PAC-13、PAC-20型高黏复合改性橡胶沥青混合料各项路用性能均优于高黏沥青混合料,其渗水性能也较为突出。     

水泥对乳化沥青混合料性能影响研究

针对乳化沥青混合料路用性能特点,研究不同水泥剂量时乳化沥青混合料性能变化规律。通过弹性模量测试、蠕变试验及抗水损等测试方法分析其性能的变化,并且与传统热拌沥青混合料性能进行对比。结果表明水泥的添加对乳化沥青的性能有很大的意义。随着水泥含量的增加,乳化沥青混合料在固化后的弹性模量、抵抗永久变形的能力随之提高并降低了其温度敏感性,乳化沥青的抗水损性能也随之提高。