钢渣超薄磨耗层SAC-10的性能及应用研究

为了改变钢渣利用现状并满足道路建设实际需要，在超薄磨耗层SAC-10沥青混合料中用钢渣部分替代天然集料，对不同钢渣掺量下SAC-10沥青混合料的配合比进行了设计并对其路用性能进行了研究。室内试验结果表明：SAC-10沥青混合料的动稳定度随着钢渣掺量增加呈先增大后降低趋势，并在钢渣掺量为60%时达到最大值，高温稳定性能得到了巨大的提升；钢渣掺量为60%时，钢渣SAC-10沥青混合料的水稳定、低温抗裂、抗滑及抗膨胀性能良好，均满足规范要求。工程应用表明超薄磨耗层SAC-10在掺入60%钢渣后，抗滑性能、渗水性能及长期路用性能优异；掺入60%钢渣后，超薄磨耗层SAC-10的综合单价增加了81元/m³，但长远来看可以有效降低养护维修费用，长期经济效益高，值得推广。     

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度, 提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法, 采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价, 借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验, 从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明: 对于钢渣等吸水性较大集料, 采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%, 更接近集料的实际有效相对密度, 因此, 采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大, 钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升, 当钢渣掺量为70%时, 钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%, 冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大, 当钢渣掺量为70%时, 沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%, 较厚的沥青膜可有效防止水分入侵, 并增大集料表面“结构沥青”含量, 从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为67μm, 由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关, 故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm; 钢渣呈超碱性, 表面多孔隙, 孔隙内部结构复杂, 增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积, 并形成较好的机械咬合力, 提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性, 可显著改善沥青混合料的水稳定性。      

抗车辙剂对沥青混合料疲劳性能影响的试验研究

为了更好地探讨抗车辙剂加入后沥青混合料的疲劳性能,通过室内试验研究抗车辙剂掺量、应力比和温度等变量对沥青混合料疲劳寿命的影响。并通过回归分析得到应力疲劳方程。结果表明,相同条件下,沥青混合料疲劳寿命随抗车辙剂掺量增多而增大,k值随抗车辙剂掺量的增多明显增大,而|n|值随着抗车辙剂掺量的增多呈现逐渐降低的变化规律,说明抗车辙剂掺量越多,沥青混合料疲劳寿命对应力比的变化的敏感性越低;沥青混合料的疲劳寿命随应力比的增大而降低,疲劳寿命随抗车辙剂掺量的变化趋势越大,其中当应力比超过0.3时,疲劳寿命大幅降低;温度越高,沥青混合料疲劳寿命和k值越小。     

热阻式SMA-13沥青混合料级配优化

为了研究热阻式SMA-13沥青混合料中耐火碎石最佳掺量, 设计了SMA-13沥青混合料配合比方案, 即在2.36~4.75 mm集料中, 耐火碎石体积掺量为100%, 在4.75~9.5 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为20%、40%、60%、80%、100%, 在9.5~13.2 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为10%、20%、30%;研究了耐火碎石掺量对SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能的影响规律, 提出了耐火碎石最佳掺量, 并分析了最佳掺量下热阻式SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能。试验结果表明: 与普通SMA-13沥青混合料相比, 将2.36~4.75 mm集料全部替换为耐火碎石时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低约3%, 试件温度降低约1.4℃; 4.75~9.5 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低5%~10%, 试件温度降低约5.7℃, 阻热效果明显, 耐火碎石掺量超过60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能急剧衰减, 阻热效果不明显, 掺量为60%~80%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低幅度达到10%~20%, 而试件温度降低幅度不超过0.7℃; 9.5~13.2 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料10%~20%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能基本不变, 而阻热效果明显, 掺量达到20%时, 路用性能降低约13%, 试件温度降低约7℃, 耐火碎石掺量超过20%时, 路用性能急剧下降, 无阻热效果, 试件温度增加0.1℃; 基于热阻式SMA-13沥青混合料降温效果最佳原则, 建议2.36~4.75、4.75~9.5与9.5~13.2 mm耐火碎石掺量分别占同粒径普通集料的100%、60%和20%。      

基于黏弹性的橡胶改性沥青路面抗滑性能研究

为研究橡胶颗粒对沥青路面抗滑性能的影响,基于SMA-13沥青混合料,采用内掺法以橡胶颗粒等量替代相应的集料进行橡胶改性沥青混合料配合比设计,橡胶颗粒掺量R=0%、1%、3%、5%,配制得到4组沥青混合料SMA-13A、SMA-13B、SMA-13C、SMA-13D,分别制备旋转压实试件及车辙板试件,保持试件温度T=10、20、30、40、50℃。采用单轴压缩试验方法进行AMPT简单性能试验,得到动态模量E和相位角φ;利用自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统进行抗滑性能试验,得到动态摩擦系数f。结果表明:沥青混合料的黏弹性能顺序为SMA-13DSMA-13CSMA-13BSMA-13A,说明掺橡胶颗粒后,沥青混合料的黏弹性能得到了提高,且掺量越大,黏弹性能越好;在试件温度T=10、20、30、40、50℃下,沥青混合料的动态摩擦系数f与动态模量E的相关性基本相同,说明沥青混合料试件的温度对f与E相关性的影响不大;在车辆动态荷载作用下,随着橡胶颗粒掺量R的增加,沥青混合料的动态模量E减小,动态摩擦系数f增大,而相位角φ减小,说明橡胶颗粒的掺入提高了沥青路面的黏弹性能,从而提高了沥青路面的抗滑性能。     

抗车辙沥青混凝土在平阳高速公路的应用

为比较两种抗车辙剂的使用效果,对添加了两种抗车辙添加剂的沥青混凝土性能进行了不同掺量、不同温度的车辙试验研究,结果表明沥青混合料的动稳定度随着抗车辙剂掺量的增加而增大,随着试验温度的增加而降低;试件的60 min变形随着抗车辙剂掺量的增加而减小,随着试验温度的增加而增大;掺加0.5%、0.6%两种抗车辙剂的沥青混凝土70℃动稳定度大于5 000(次/mm)。在平阳高速公路路面中面层掺加0.5%抗车辙剂,车辙跟踪检测结果表明,采用抗车辙沥青混凝土提高了平阳高速公路路面的抗车辙能力。     

掺玄武岩集料沥青混合料施工性能影响研究

为改善沥青路面材料在道路长期使用过程中的使用性能,本文选用玄武岩集料代替部分石灰岩集料,探究40%掺量玄武岩集料沥青混合料对改善路面抗滑性能和水稳定性的影响。结果表明,当采用AC-16型级配设计、最佳油石比为4.6%时;沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比均大于90%以上,摆值和构造深度满足抗滑性能要求,具有较好的水稳定性和抗滑性能。最后对施工工艺进行研究,有效提高公路施工效率和质量。     

矿物纤维对SMA-13沥青混合料性能影响试验研究

通过室内试验,对比研究了玄武岩矿物纤维替代部分木质素纤维对SMA-13沥青混合料路用性能的影响。结果显示:(1)玄武岩矿物纤维替代部分木质素纤维可提高SMA-13沥青混合料70℃车辙动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度以及最大弯拉应变,从而提高了混合料高低温以及水稳定性能;(2)70℃车辙动稳定度与浸水马歇尔残留稳定度随玄武岩纤维掺量的增加先增大后减小,均存在峰值;而最大弯拉应变则随玄武岩纤维掺量增加持续增大,但在总的纤维掺量范围内,增幅并不明显。     

车辙王抗车辙剂改性沥青混合料路用性能分析

为提高沥青路面的抗车辙能力,对掺车辙王抗车辙剂的AC-20C沥青混合料进行了研究。通过室内车辙试验、低温弯曲试验及浸水马歇尔试验研究了五种掺量(分别占混凝料质量的0%,0.1%,0.3%,0.5%,0.7%)抗车辙剂对改性AC-20C沥青混合料的高温性能、低温性能及水稳定性的影响规律,分析了其作用机理,确定了最佳车辙剂掺量。结果发现:随车辙剂掺量的增加,混合料的高温性能显著提高,当掺量为0.3%时,混合料的动稳定度即可达到基质混合料的1.5倍;沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均随车辙剂掺量的增加呈先增加后减小的趋势,并在0.3%掺量时达到最佳低温性能和水稳定性能状态;综合高、低温性能试验和水稳定性试验推荐车辙王抗车辙剂用于AC-20C沥青混合料抗车辙设计时最佳掺量为0.3%。     

沥青混合料抗车辙剂最佳掺量研究

为了确定沥青混合料抗车辙剂的掺量,室内成型0.2%~0.8%不同掺量抗车辙剂的沥青混合料试件,并与未掺加抗车辙剂的沥青混合料对比高温性能、低温性能和水稳定性,试验结果表明:以路用性能为评价指标,沥青混合料抗车辙剂的最佳掺量为0.4%;在最佳掺量下,掺入抗车辙剂的沥青混合料的稳定度提高40%,动稳定度提高110%,弯拉强度提高30%,弯拉应变提高15%,水稳定性提高了6%,劈裂强度提高了27%。     

铁尾矿沥青混合料的路用性能

为减少大量堆放的固废材料铁尾矿对生态环境的影响,以铁尾矿自身集料特性为基础,探索将铁尾矿用作沥青路面骨料的可行性。以玄武岩矿料为对照组,检测铁尾矿物理指标,更换不同粒径的铁尾矿制备试件,进行车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验及三轮加速磨耗试验评估其路用性能。结果表明：铁尾矿沥青混合料的性能符合沥青路面层的基本要求;与玄武岩沥青混合料相比,掺加粒径为4.75～13.20 mm的铁尾矿沥青混合料路用性能改善最明显,高温动稳定度升高16.55%,低温最大拉应变为玄武岩的1.13倍,浸水残留稳定度降低6.58%,冻融劈裂试验的残留强度比降低8.03%,且抗滑性能始终优于玄武岩,各项路用性能均能满足规范要求。     

掺Duroflex抗车辙剂沥青混合料性能研究

简要分析了Duroflex抗车辙剂对沥青混合料的作用机理,采用AC-16沥青混合料进行了不同Duroflex抗车辙剂掺量下的路用性能试验,分析研究了Duroflex抗车辙剂的最佳掺量,以达到提高沥青路面使用性能的目的。     

橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能研究

为了研究橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能,对不同温度下3种橡胶颗粒掺量的沥青混合料进行了蠕变性能试验和动态模量试验,采用Burgers模型表征橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能,分析了温度和橡胶颗粒掺量对于沥青混合料黏弹性能的影响。结果表明:随着温度的升高和橡胶颗粒掺量的增加,蠕变变形量逐渐增大,2%橡胶颗粒掺量下沥青混合料的常、高温稳定性较好,60℃下4%橡胶颗粒掺量的沥青混合料出现严重的蠕变损伤现象。沥青混合料的动态模量随着橡胶颗粒掺量的增大而降低,掺量为2%后继续提高橡胶颗粒掺量对动态模量影响较小。综合上述因素,确定合理的橡胶颗粒掺量为2%。     

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。     

基于界面法改性的高模量沥青混合料的高温性能评价

通过对选取的几种常用高模量外掺剂形式生产的高模量沥青混合料,进行相关的高温车辙试验和动态蠕变试验,并与4%SBS改性沥青混合料进行对比分析,结果表明:界面法改性的高模量沥青混合料高温性能优良,具有显著的抗车辙效果,可有效用于解决沥青路面的车辙问题。     

不同掺量RAP温拌再生沥青混合料抗永久变形能力研究

为了研究温拌技术和RAP掺量对温拌再生沥青混合料车辙性能的影响,采用Sasobit和Zycotherm作为有机添加剂、以不同比例的RAP(总骨料的0%、25%、50%和75%)制备WMA混合料试件,并与同等级的HMA混合料进行性能对比研究。采用动态蠕变试验、回弹模量试验和汉堡车辙试验,研究了试件的抗永久变形能力。结果表明,Zycothem-WMA混合料的弹性模量和抗车辙性能低于Sasobit-WMA混合料;增加RAP掺量可以提高混合料的回弹模量和抗车辙性能。     

抗车辙剂掺量对AC-13沥青混合料路用性能影响

为研究博特抗车辙剂对沥青混合料路用性能影响情况,基于SK90#、SBS改性沥青混合料,利用国产车辙、小梁弯曲、浸水马歇尔试验研究不同掺量抗车辙剂下AC-13型沥青混合料的高温、低温、水稳性能变化情况,最终确定了抗车辙剂的最佳比例。试验结果表明:抗车辙剂添加可提高沥青混合料的路用性能,随着车辙剂掺量的增加,混合料的高温性能及水稳定性不断加强,而低温性能则逐渐平缓且有降低的趋势。综合性能及成本考虑,建议抗车辙剂的最佳掺量为0.4%。     

天然岩沥青改性对沥青流变性能的影响

借助动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲流变仪(BBR)和Brookfild旋转黏度仪,对不同掺量的天然岩沥青改性沥青的性能进行了试验研究,分析了岩沥青改性剂对基质沥青流变性能的影响。结果表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级和黏度提高,抗车辙因子增大,相位角减小,大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;低温条件下蠕变劲度模量增大,低温性能有所下降,但当岩沥青掺量为2%~8%时,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

天然岩沥青改性对沥青流变性能的影响

借助动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲流变仪(BBR)和Brookfild旋转黏度仪,对不同掺量的天然岩沥青改性沥青的性能进行了试验研究,分析了岩沥青改性剂对基质沥青流变性能的影响。结果表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级和黏度提高,抗车辙因子增大,相位角减小,大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;低温条件下蠕变劲度模量增大,低温性能有所下降,但当岩沥青掺量为2%~8%时,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

粗集料纹理对钢渣多孔沥青混合料的路用性能影响研究

为了研究粗集料表面纹理对钢渣多孔沥青混合料路用性能的影响,采用洛杉矶磨耗机对钢渣粗集料进行磨耗作用(0、500、1 500次),以生产不同表面粗糙度的集料,通过配合比设计制备了3种多孔沥青混合料,并分别对其进行了高温稳定性、低温抗裂性、渗水性、水稳定性、抗滑性以及抗松散性等性能测试研究。结果表明,集料表面纹理对多孔沥青混合料的相关路用性能影响显著,其高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性和抗松散性均表现良好,满足规范要求,且各性能指标均随着集料表面粗糙度的降低而下降,当粗糙度下降44.1%时,高温抗车辙性能和抗滑性能指标分别降低了19.25%和12%。多孔沥青混合料在保持良好渗水性的同时,受粗集料表面纹理粗糙度的影响较小,粗糙的表面纹理可有效减轻集料之间的滑动。选择具有足够表面纹理粗糙度的集料将是确保多孔沥青混合料具有所需性能的有效解决方案,建议在混合料中使用表面粗糙的集料。