木质素纤维与橡胶沥青复合改性高RAP掺量温拌再生混合料路用性能与耐久性研究

为了解决传统温再生混合料RAP掺量低、低温和水稳定性不满足工程要求的行业性难题,对不同类型纤维橡胶温拌再生混合料进行了常规路用性能试验、四点弯曲疲劳和加速加载试验(MMLS1/3),分析了胶粉掺量和木质素纤维对高RAP掺量Sasobit纤维橡胶温拌再生混合料路用性能和疲劳性能的改善效果,结果表明,掺加Sasobit温拌可使橡胶温拌再生混合料拌和温度可降低30℃~35℃,节能减排效果显著;通过掺加木质素纤维和橡胶沥青是改善高RAP掺量温再生沥青混合料高低温性能和抗疲劳耐久性能的有效技术途径;相对于SBS改性温再生混合料,纤维橡胶沥青温拌再生混合料具有较好的水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能;纤维橡胶沥青温再生混合料疲劳寿命、自愈合性能均随着橡胶沥青中胶粉掺量增大呈先增大后减小的变化趋势,在14%胶粉掺量时疲劳寿命和自愈合性能出现峰值,纤维橡胶温再生混合料抗剪切疲劳次数为基质沥青和SBS温再生混合料的1.23~1.85倍、1.15~1.47倍。推荐用于纤维橡胶沥青温再生混合料适宜的木质素纤维掺量为0.35%,适宜的橡胶沥青胶粉掺量14%~16%。     

玄武岩纤维沥青混合料疲劳特性试验研究

选用3种不同纤维长度及6种不同纤维掺量进行正交组合掺配方案设计，共18组，对Sup-20沥青混合料的路用性能及疲劳性能进行试验研究，并重点研究了混合料的疲劳性能特征并建立了疲劳寿命方程。结果表明:6 mm玄武岩纤维对高温稳定性和水稳定性增强效果最优，而9 mm玄武岩纤维对低温抗裂性和疲劳寿命增强效果更优；在低应变控制水平下（450 uε），0.4 %掺量9 mm纤维长度的沥青混合料疲劳寿命最优。     

温拌再生玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为充分利用旧沥青混合料(RAP),减少建筑垃圾对土地的占用及环境污染,文中利用玄武岩纤维力学性能好、与沥青相容性好的特点改善温拌再生混合料的路用性能,通过对再生混合料进行矿料级配设计及路用性能研究,确定沥青最佳用量、再生剂和温拌剂合理掺量;通过对再生混合料进行高温抗车辙试验、低温抗裂试验、抗水毁能力试验,研究不同玄武岩纤维掺量对温拌再生混合料路用性能的影响。结果表明,玄武岩纤维掺量为0.3%时,温拌再生混合料的高温抗车辙、抗水毁及抗渗水能力最优;纤维掺量为0.4%时,温拌再生混合料的低温抗开裂能力最优。     

玄武岩纤维对沥青混合料性能影响分析研究

为充分研究短切玄武岩掺量和长度对沥青混合料的性能影响,该文通过向混合料掺加0、0.2%、0.35%和0.5%(占混合料质量)的纤维进行马歇尔试验,分析纤维掺量对混合料马歇尔指标的影响及推荐纤维的最佳掺量;在最佳纤维掺量下,通过对掺加3、6、9 mm等不同长度纤维的混合料进行车辙试验、水稳定性试验和低温试验,分析纤维长度对混合料路用性能的影响。试验结果表明:沥青混合料的最佳油石比、稳定度和流值随纤维掺量的增加而先增加后降低,且在0.35%纤维掺量下数值达到最大;空隙率和毛体积密度随纤维掺量增大而分别增大和降低;在0.35%最佳纤维掺量下,纤维沥青混合料的各项性能均得到显著提高,其中掺加6mm纤维的混合料性能最优。     

玄武岩纤维沥青混合料的路用性能及抗裂性能

为研究玄武岩纤维对沥青混合料路用性能和断裂性能的影响,基于马歇尔试验确定了不同玄武岩纤维掺量下的最佳油石比,并基于此分析纤维掺量对路用性能、老化性能、抗断裂性能的影响规律及其改善效果。结果表明：（1）玄武岩纤维掺量将影响最佳沥青用量,需同时考虑纤维掺量以确定最佳油石比;（2）纤维质量掺量为0.1%时,具有最佳的改善效果,最大可将高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能分别提升31.5%~38.4%、24.4%~37.3%、1.2%~5.5%。纤维对老化沥青混合料的高温稳定性的改善程度最佳,尤其是动稳定度,改善程度是其他性能的1.28~15.0倍;其次是低温抗裂性;水稳定性的改善效果最弱。纤维可通过增加沥青混合料的延性,以提高峰值荷载对应的裂纹张开位移,且玄武岩纤维在中温情况下对沥青混合料的抗断裂性能改善效果要高于低温条件,最大可提升21.64%的断裂韧性。     

纤维改性沥青混合料性能研究进展

纤维作为一类沥青混合料添加剂和稳定剂,能有效改善沥青路面的各项性能指标,延长沥青路面的使用寿命。该文通过分析国内外相关文献,总结了纤维改性沥青及沥青混合料的作用机理、纤维掺量对性能的影响及不同类型纤维改性沥青的特点。纤维能有效改善沥青混合料的高温性能、低温性能和疲劳性能,尤其对沥青混合料的抵抗低温和疲劳开裂具有较大的优势。选择合适的纤维长度和掺量、改性纤维的表面结构都能提高纤维的改性效果。纤维复配改性沥青可改善单一改性沥青的部分性能不足的问题,进一步提升沥青混合料的综合性能。纤维改性沥青混合料可全面提升沥青路面的综合性能,为持久耐用的长寿命路面提供技术支持。最后,结合纤维增强作用机理对沥青混合料的性能影响进行分析,给出了后续的研究方向。     

纤维增强水泥稳定碎石路用性能研究

本文选取玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维三种常用工程纤维,系统研究纤维种类和掺量对对水泥稳定碎石混合料抗拉强度、抗压强度、抗压回弹模量和干燥收缩等性能的影响规律,以期为经济抗裂型水泥稳定碎石配合比设计提供参考。试验结果表明纤维的掺入对水泥稳定碎石抗压强度影响较小,对劈裂强度、抗压回弹模量、干缩系数和温缩系数影响均较为显著。玄武岩纤维对水泥稳定碎石劈裂强度和抗压回弹模量影响最为显著,聚酯纤维改善干缩系数效果最好,聚酯纤维和聚丙烯纤维改善温缩系数效果相当。     

严寒地区玄武岩纤维沥青胶浆优化设计及机理研究

为改善严寒地区沥青胶浆的低温性能,该文选用3种长度、3种掺量的玄武岩纤维,3种普通沥青,研究纤维长度、掺量和沥青标号对纤维吸附沥青能力、纤维沥青低温最大拉力、纤维沥青低温应变能、纤维沥青冻融后锥入抗剪强度的影响。结果表明:纤维掺量对沥青的吸附能力影响最大;纤维长度对沥青的低温最大拉力、低温应变能影响最大;沥青标号对冻融后锥入抗剪强度影响最大;基于综合平衡法理论,纤维沥青胶浆最优方案为选用9 mm玄武岩纤维、110~#普通沥青,纤维以7%的掺量拌和的纤维沥青胶浆在低温地区使用性能最优。     

聚酯纤维沥青混合料路用性能研究

为了改善沥青混合料的路用性能,解决沥青路面在服务期限内出现车辙、坑槽、裂缝等早期病害问题,采用掺加不同纤维长度和掺量的高聚合物聚酯纤维到沥青混合料中的方法,研究聚酯纤维对沥青混合料路用性能的影响。结果表明,加入聚酯纤维对沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性和抗水害性等路用性能都得到了显著提高,掺量少、长度长和掺量多、长度短的纤维提升路用性能的效果相近。     

高掺配率AC-13型温拌再生沥青混合料组成设计与路用性能评价

温拌再生沥青混合料技术兼具热再生技术和温拌技术的特点,实现了节能减排与废物利用的结合。相关研究表明:在无其他性能改善措施的条件下,旧料掺量为30%以上的温拌再生沥青混合料的低温稳定性和水稳定性不能达到规范要求。因此,该文基于纤维对沥青混合料性能的改善作用,通过添加温拌剂、纤维和提高沥青用量的方法,对掺加40%、50%比率旧料的AC-13温拌再生沥青混合料进行组成设计与路用性能检验,评价纤维对高旧料掺配率温拌再生沥青混合料的性能改善效果。结果表明:该方法可以有效提高温拌再生沥青混合料的低温和水稳定性路用性能,并满足规范要求。     

纤维对浇注式沥青混合料性能的影响

为了研究纤维种类及掺量对桥面铺装浇注式沥青混合料路用性能的影响,首先基于关键指标对混合料的矿料级配进行了设计。然后研究了不同掺量的颗粒木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维对浇注式沥青混合料高低温性能、水稳定性、疲劳性能的影响。再基于加速加载试验对浇注式沥青混合料的长期耐久性能进行了评价,建立了桥面全厚度沥青混合料铺装的耐久性能预测方程。最后分析了纤维增强沥青混合料性能作用机理。结果表明:纤维能够明显改善浇注式沥青混合料的路用性能;不同类别的纤维对沥青混合料性能提升作用各异,玄武岩纤维的改善效果优于木质素纤维和聚酯纤维;纤维对浇注式沥青混合料性能的增强作用随纤维掺量的增加先增大后减小;木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维在最佳掺量4%,6%,8%时,混合料的性能最优;浇注式沥青混合料高温抗永久变形能力相对较差,试验车辙动稳定度不超过500次/mm;在最佳掺量下,木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维可分别提升浇注式沥青高温抗车辙性能的72%,94%,44%;纤维增强浇注式沥青混合料的疲劳寿命随应变水平的增加呈指数函数递减趋势;组合铺装结构(3.5 cmSMA13+下面层3 cmGA10)的车辙深度与加速加载次数呈良好的指数关系,加速加载试验结合数值分析方法能够较为准确地预测铺装结构的耐久性能。     

掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石基层性能研究

龄期、级配类型及温度是影响水泥稳定碎石强度的重要因素。文中通过对掺有不同掺量废旧沥青混合料的水泥稳定碎石进行无侧限抗压强度、干缩及温缩试验,分析了其强度及收缩性能在龄期、温度、级配及废旧沥青混合料掺量等因素影响下的变化规律。     

木质素纤维对温拌高模量沥青及其混合料抗裂性能的影响机理

为改善温拌高模量沥青混合料的低温抗裂性和疲劳耐久性,采用BBR、拉伸试验、低温弯曲试验和3分点加载疲劳试验的试验方法,研究了木质素纤维掺量对温拌高模量沥青及其混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明:掺加木质素可显著改善温拌高模量沥青混合料的低温抗裂性,综合考虑木质素纤维掺量对温拌高模量沥青混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,推荐适宜的木质素掺量为3‰~4‰,木质素纤维对温拌高模量沥青混合料的改善机理在于其吸附稳定作用、纤维界面增强作用、加筋阻裂作用。     

玄武岩纤维对Sup-20沥青混合料性能影响研究

为系统分析玄武岩纤维掺量、长度参数对Sup-20沥青混合料性能影响,采用Superpave旋转压实方法对玄武岩纤维沥青混合料进行配合比设计,再通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验等对不同玄武岩纤维掺量和长度组合的Sup-20沥青混合料路用性能进行比较分析,最后对路用性能指标进行灵敏度分析。结果表明:适当的玄武岩纤维掺量或长度可充分发挥纤维在混合料中的作用,使Sup-20沥青混合料各项路用性能尤其是疲劳寿命达到最佳;通过灵敏度分析可知Sup-20沥青混合料高温稳定性和抗疲劳性受长度和掺量波动影响幅度较大,且玄武岩纤维长度参数对Sup-20沥青混合料影响程度略大于掺量。     

基于纤维加筋性能的纤维沥青混合料设计方法

为了提升沥青混合料的性能,采用滑移剪切试验装置测试了木质素纤维、矿物纤维、聚酯纤维、复合纤维在相同掺量与各自最佳掺量下纤维沥青混合料的滑移剪切性能,验证纤维的加筋效果。试验结果表明:加入纤维后,沥青混合料的滑移剪切能大大提高,纤维显著改善了沥青混合料的加筋效果;不同种类的纤维沥青混合料滑移剪切能有明显的区别。     

不同纤维对乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能的影响

为了提升乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能及耐久性能,并将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,基于力学性能试验,研究不同种类和掺量纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,采用3大路用性能试验、肯塔堡飞散试验和四点弯曲疲劳试验研究掺加纤维的乳化沥青冷再生混合料路用性能、抗松散性能与耐久性。结果表明,掺加纤维有助于提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能,但随着纤维掺量增大乳化沥青冷再生混合料力学性能呈先增大后减小趋势,对纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能而言,存在一个最佳的纤维掺量;对乳化沥青冷再生混合料综合路用性能与疲劳特性的改善效果排序为玄武岩纤维聚丙烯晴纤维聚酯纤维聚丙烯纤维。掺加纤维能够显著改善乳化沥青冷再生混合料高温时在持续荷载作用下的长期稳定性。研究成果为甄选适用于乳化沥青冷再生混合料的纤维种类和合理的纤维掺量提供借鉴。     

聚合物改性天然沥青温拌再生混合料设计方法及其混合料性能

针对高RAP温拌再生沥青混凝土RAP掺量低,在使用过程中容易出现松散、开裂的问题,提出采用杂化纤维与聚合物改性天然沥青复配方案来确保高RAP掺量温再生混合料高低温性能与耐久性能的平衡。基于室内配合比的试验、路用性能试验、浸水汉堡车辙试验、四点弯曲疲劳试验研究了复合纤维与聚合物改性天然沥青温再生混合料室内配合比设计方法、路用性能及耐久性能。试验结果表明,以"等目标空隙率法"确定高RAP掺量温拌再生混合料的拌和压实温度是合理可行的。掺加BRA岩沥青、TLA湖沥青、青川岩沥青后,温再生混合料高温性能随天然沥青掺量增大而增大,疲劳性能和低温抗裂性能在3种天然沥青掺量达到8%~10%时出现峰值,天然沥青与杂化纤维复合添加剂可显著改善温再生混合料浸水后的抗剥落速率并显著降低车辙深度。室内试验和试验路铺筑结果表明,杂化纤维与聚合物改性天然沥青能够改善温再生沥青混凝土路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,对温再生混合料综合路用性能的改善效果优于SBS改性沥青,复合纤维与聚合物改性天然沥青对温再生混合料能够改善沥青混凝土路面的综合性能,可适用于高温多雨区重载沥青混凝土路面,具有推广应用价值。     

乳化沥青水泥稳定碎石基层材料收缩性能研究

通过室内试验和对比分析,研究乳化沥青的掺入对混合料干、温缩性能的影响。结果表明:乳化沥青的掺入使混合料的干缩应变、干缩失水率及干缩系数均有明显下降,温缩应变与温缩系数有些许下降;干燥养护下,乳化沥青水泥稳定碎石仍有良好的干缩性能。     

玻璃纤维对沥青混合料路用性能的影响

通过单轴拉伸试验、半圆弯拉试验和冻融劈裂试验等,考察了纤维类型和埋深与沥青的黏结作用,并分析了玻璃纤维掺量对基质沥青/改性沥青混合料高温稳定性、低温性能、中温抗裂性能和水稳定性的影响。结果表明,玻璃纤维与基质沥青/改性沥青的黏结强度高于玄武岩纤维和钢纤维,且改性沥青与纤维的黏结效果优于基质沥青。相同玻璃纤维掺量时,改性沥青混合料的稳定度、马歇尔模数、破坏拉伸应变、劈裂抗拉强度、断裂能、层底抗拉强度和层底抗拉应变都要高于基质沥青混合料,流值和破坏劲度模量都小于基质沥青混合料;改性沥青混合料有相较基质沥青混合料更好的高温稳定性、低温抵抗变形能力和中温抗裂性能。适量玻璃纤维的掺加有利于提高基质沥青/改性沥青混合料的劈裂强度,玻璃纤维-改性沥青混合料的水稳定性高于玻璃纤维-基质沥青混合料。玻璃纤维掺量为0.30%的改性沥青混合料具有最佳的路用性能。     

不同纤维对复合SMA路用性能的影响分析

针对沥青混合料SMA中纤维的类型进行分析,选用玄武岩纤维、路用矿物纤维和木质纤维素,分别从耐热性、吸油性能、纤维分散程度以及储存性能方面来比较其使用性能。通过马歇尔试验确定不同纤维掺量沥青混合料的最优油石比,并成型试件,开展低温弯拉试验。结果表明:应变能相较抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量,与纤维掺量的关系显著,能较好地反映沥青混合料的低温抗裂性能;得到回归应变能与纤维掺量的3次函数关系式,据此得到导函数为零时对应的纤维掺量为最优用量。