纤维加筋沥青混凝土抗裂性能研究

有机纤维是一种抗拉强度很高的弹性材料,它的掺入将使沥青混凝土的内部结构更加优化,从而使其抗拉、抗裂性能得到改善。该文通过劈裂试验和小梁弯曲试验对不同掺量和不同种类纤维对沥青混合料抗裂性能的影响进行了研究。结果表明：掺加Dolanit AS纤维对沥青混合料的低温抗裂性能有明显提高。     

基于弯曲应变能的纤维沥青混凝土抗裂性能评价方法

沥青混合料常采用低温小梁弯曲试验来评价其低温抗裂性,其中抗弯拉强度、弯拉应变和弯曲劲度模量被用作表征沥青混合料低温性能的重要指标。通过室内试验揭示,以上三个指标并不能单独准确地反映沥青混合料的低温抗裂性能。借用弯曲应变能密度临界值这一概念,采用能量法对不同掺量下的纤维沥青混合料的低温抗裂性能进行重新分析、评价,能较好地反映纤维沥青混凝土的抗裂性能,同时也对这一指标进行了验证分析。研究结论认为,采用弯曲应变能密度临界值作为纤维沥青混凝土的低温抗裂性能评价指标是合理、可行的。     

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。     

矿物纤维沥青混合料路用性能研究

通过对掺加矿物纤维的SBS改性沥青混合料的马歇尔性能、水稳定性能、低温抗裂性能、高温车辙性能和疲劳性能试验,全方位地研究矿物纤维沥青混合料的性能.结果发现:掺加矿物纤维后,在体积指标接近的情况下,改性沥青混合料的马歇尔稳定度增大;增加了矿料沥青膜的厚度,使混合料中的结构沥青比例增加,改善了混合料的水稳定能力;能够增加沥青混合料低温最大弯拉应变,增强其低温抗裂性能和高温稳定性,动稳定度明显提高;能够增大沥青混合料的抗疲劳寿命,最大程度地延缓混合料的破坏进程.最后对矿物纤维沥青混合料的社会经济效益进行了分析.     

高RAP掺量热再生混合料抗裂性能研究

采用低温蠕变、低温弯曲、约束试件温度应力和三分点加载疲劳试验从不同角度揭示了RAP掺量对热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,通过抗裂性能试验分析了木质素纤维、玄武岩纤维、橡胶粉、BRA岩沥青、SBR、硅藻土6种添加剂对高RAP掺量热再生混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明,随着RAP掺量增大,热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能均下降,低温抗裂性不足是制约厂拌热再生混合料增大RAP掺量的主要技术瓶颈,掺加6种添加剂后热再生混合料低温抗裂性能均有一定程度提高,抗疲劳性能显著增大,玄武岩和木质素纤维对热再生混合料低温性能和抗疲劳性能贡献最大,而BRA岩沥青效果最差,建议优先选择玄武岩纤维来改善高RAP掺量热再生混合料的抗裂性能。     

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。     

低掺量RAP热拌沥青混合料低温性能试验及影响因素分析

基于对AC-10,AC-13两种低RAP掺量热拌沥青混合料的低温性能试验,研究了不同RAP掺量下两种沥青混合料低温抗裂性能的变化规律。同时,应用灰关联分析理论,研究了影响混合料低温性能的主要因素。结果 AC-10相对于AC-13具有更高的抗弯拉强度和弯拉应变;加入RAP对提高AC-13热拌沥青混合料的低温抗裂性能有显著效果;运用灰色关联分析表明:油石比的大小是影响低RAP掺量热拌沥青混合料的第一要素。采用低RAP掺量的热拌沥青混合料(AC-10和AC-13)的试件弯拉应变均满足规范要求。     

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜（SEM）、动态剪切流变试验（DSR）、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青（CR）和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

沥青混合料低温抗裂性能影响因素的试验研究

通过室内试验研究了改性剂、石料级配和沥青标号对沥青混合料低温抗裂性能的影响,试验结果表明:SBS改性剂对沥青混合料的低温抗裂性能提高不显著,大粒径石料可以提高混合料低温弯拉强度,高标号沥青可以提高混合料的低温弯拉应变。     

基于环形加载试验的稳定型橡胶沥青热再生混合料抗裂性能研究

为改善厂拌热再生沥青路面材料的抗裂性能,将新型稳定型橡胶沥青应用于厂拌热再生技术当中,设计并制备了热再生沥青混合料EME-20。同时,为优化混合料抗裂性能评价方法,设计开发了环形加载试验,基于70~#道路石油沥青制备的AC-20混合料确定了最佳试验参数,并提出了极限荷载F_(max)、破坏变形δ_(Fmax)、劲度指数IRT及断裂能W等评价指标。结合环形加载与小梁弯曲试验,对不同旧料掺量的橡胶沥青再生混合料开展了抗裂性能对比研究。结果表明:依托UTM-25试验平台,在10℃、5 mm/min加载条件下能够稳定、完整地检测环形加载试验过程中的荷载-变形曲线,从而准确反映混合料的抗裂性能;随着橡胶沥青混合料中旧料掺量的提高,环形加载试验极限荷载F_(max)及劲度指数IRT逐渐增大,破坏变形δ_(Fmax)及断裂能W逐步降低,说明旧料的掺加使得橡胶沥青混合料的强度和模量提高,但抗变形能力和综合抗裂性能有所下降;稳定型橡胶沥青再生混合料的低温抗裂性能良好,当旧料掺量低于20%时极限弯曲应变达3 000με以上,即使在50%的旧料高掺量下极限弯曲应变仍大于2 500με;基于环形加载试验获得的检测结果与小梁弯曲试验结果相关性良好(R~20.9),对再生沥青混合料抗裂性能的评价有较好的可靠性。     

聚酯纤维沥青混合料路用性能研究及改善机理分析

为了研究聚酯纤维沥青混合料的性能,引入木质素纤维作对比,对两种纤维的技术指标进行检测;通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验对两种纤维沥青混合料及不掺加纤维沥青混合料的路用性能进行研究,并分析其改善机理。研究结果表明掺加纤维能显著地改善沥青混合料的路用性能,且聚酯纤维沥青混合料比木质素纤维混合料具有更优良的路用性能。     

再生胶/SBS复合改性沥青再生混凝土抗裂性能研究

为提高再生沥青混合料的抗裂特性,提出采用抗裂性能优良的新型SBS/橡胶复合改性沥青进行RAP料的再生。基于低温弯曲小梁蠕变、约束温度应力及四点弯曲疲劳试验对复合改性沥青、SBS改性沥青的再生混合料进行低温抗裂及疲劳开裂性能研究。结果表明：橡胶的加入可提高再生沥青混凝土的低温及中温抗裂性能,这可能与混合料开裂初期形成的微裂纹扩展至聚合物网络被吸收断裂能量,抑制微裂纹进一步发展有关。进一步分析断裂温度可知,复合改性沥青再生沥青混合料较普通SBS改性沥青的再生混合料可延伸路面的服役温度范围6℃左右,有利于再生沥青混合料在西北寒冷地区的推广应用。     

矿物纤维改善沥青混合料高温稳定性研究

分别采用动态模量试验、动态蠕变试验和车辙试验研究了玄武岩矿物纤维对沥青混合料的粘弹特性及高温稳定性的影响。研究结果表明,矿物纤维掺入后沥青混合料的动态模量和相位角具有相同的变化规律,且纤维的使用能提高沥青混合料的动态模量,表明玄武岩矿物纤维能明显提高沥青混合料的劲度,而60℃时沥青胶浆和沥青混合料的车辙因子增大。高温动态蠕变试验结果也表明,掺入矿物纤维后沥青混合料的流动值增大,达到流动值时循环荷载产生的应变和经历10 000次荷载作用后的应变均能得到大幅度的降低。与未掺矿物纤维相比,掺加0.4%矿物纤维后沥青混合料的动稳定度由5 869次/mm提高到7 656次/mm,同时车辙深度减小,表明矿物纤维能明显提高沥青混合料抵抗高温流动变形的能力。     

聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究

将聚丙烯纤维掺入沥青混合料中配制聚酯纤维改性沥青混合料,通过室内试验分析该沥青混合料的路用性能。结果表明,聚酯纤维的掺入可显著提高沥青混合料的高温稳定性,其掺量由零增加到0.35%的过程中增强效果越来越明显;随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料的低温抗裂性能增强,掺量为0.3%时低温抗裂性能最佳;纤维掺量大于0.3%时,沥青混合料的最大弯拉应变不升反降;考虑经济性与路用性能,聚酯纤维的最佳掺量为0.25%~0.3%。工程应用结果表明,采用聚酯纤维改性沥青混合料作为路面面层,路面强度、抗裂与抗变形能力优异。     

纤维对强嵌挤骨架密实沥青混合料路用性能的影响

通过室内车辙试验、低温弯曲试验和三点小梁疲劳试验研究了3种纤维对强嵌挤骨架密实(SISG)沥青混合料路用性能的影响,结果表明随纤维掺量的增加,SISG沥青混合料动稳定度及低温弯曲应变呈先增后减的趋势。矿物纤维、木质素纤维和聚酯纤维掺量分别为0. 3%、0. 5%、0. 2%时,SISG沥青混合料高温性能、低温性能达到最佳。与未掺纤维SISG沥青混合料相比,0. 3%矿物纤维、0. 5%木质素纤维和0. 2%聚酯纤维SISG沥青混合料高温性能分别可提升22%、13%、20%,低温性能分别可提升32%、30%、23%,疲劳性能分别可提升25%、6%、36%。     

应力吸收层沥青混合料路用性能试验研究

通过对应力吸收层沥青混合料低温抗裂、高温车辙、水稳定性能及抗疲劳性能的试验研究,表明其具有良好的路用性能。低温弯曲试验表明,应力吸收层在-10℃低温的最大弯拉应变和抗弯拉强度在4000～6000衅和12～14MPa之间,满足应力吸收层抗反射裂缝需要的变形和强度要求。浸水马歇尔稳定度和冻融劈裂试验表明,应力吸收层混合料的水稳性能良好。UTM-25试验表明,含应力吸收层的复合沥青加铺层路面具有优异的抗疲劳性能。Hamburg车辙试验表明,应力吸收层没有降低沥青加铺层路面结构的整体抗车辙能力。     

AP-8改性剂在湖州南浔大道的应用研究

为提高沥青路面使用性能,更好地服务湖州南浔大道路面修复工程,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,研究了掺加AP-8改性剂的沥青混合料各项路用性能.室内试验研究表明:掺加0.3％AP-8改性剂的普通沥青混合料,其高温稳定性有较大提高,动稳定度达到8000次/mm,抗水损害性能、低温抗裂性能略有改善,...     

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。     

再生纤维增强沥青路面低温抗裂性能评价

通过低温弯曲试验、弯曲蠕变试验和费用效益比分析,与新聚酯纤维沥青混合料和基质沥青混合料对比,综合评价了再生纤维沥青混合料的低温抗裂性能.结果表明:再生纤维能够增强沥青路面的低温抗裂性能,效果虽然略差于新聚酯纤维,费用效益比综合指标却与新聚酯纤维相当,加上其显著的环保效益,值得推广与应用.     

不同纤维对玛蹄脂和SMA混合料性能的影响研究

对掺木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维的三种玛蹄脂和SMA混合料的高、低温性能进行对比研究,并结合经济性分析,对比不同纤维的技术经济性能。采用50℃锥入度试验和5℃弯曲蠕变试验评价纤维玛蹄脂的高温和低温性能,车辙试验和低温弯曲试验评价混合料的高温和低温性能。结果表明：木质素纤维玛蹄脂的高温性能最优、低温性能最差,矿物纤维玛蹄脂的低温性能最优、高温性能居中,聚酯纤维玛蹄脂的高温性能最差、低温性能居中;3种SMA混合料的动稳定度和低温性能的对比规律为矿物纤维﹥木质素纤维﹥聚酯纤维;矿物纤维和絮状木质素纤维成本低且接近,而聚酯纤维的价格最高。