不同纤维沥青混合料路用特性的室内试验研究

研究了钢纤维、德兰尼特纤维和木质素纤维沥青混合料的马歇尔指标性能、抗拉强度、动稳定度、抗剪强度和疲劳寿命。结果表明,在沥青混合料中加入纤维可以显著提高沥青混合料的抗拉强度而使其刚度降低,从而具有良好的抗裂性能,钢纤维和德兰尼特沥青混合料具有较好的热稳定性及抗剪强度,钢纤维沥青混合料具有较高的疲劳寿命。因此,可以通过在沥青混合料中加入纤维来提高沥青混凝土路面性能和使用寿命,避免沥青混凝土路面在重载交通作用下的提前破坏和低温条件下沥青混凝土路面的收缩开裂,延长路面使用寿命。     

新型沥青添加剂RCC性能研究

为了探究添加剂RCC的路用性能,进行了不同RCC掺量的沥青结合料的针入度、软化点及5℃延度试验。对加入RCC添加剂后的沥青混合料进行了车辙试验、弯曲破坏试验、疲劳试验和冻融劈裂试验,并对试验结果进行了对比分析。结果表明:加入RCC后沥青结合料的高温性能有所下降,低温性能增强,感温性在2‰掺量时最低。加入RCC后沥青混合料高温稳定性降低,水稳定性能和抗疲劳性能升高,5‰的RCC沥青混合料疲劳寿命比基质沥青混合料提升67.6%,低温抗裂性能提升最为显著,5‰的RCC沥青混合料比基质沥青混合料低温破坏应变提升80.0%,弯曲应变能提升2.3倍,证明添加RCC可以有效减少沥青路面开裂。建议RCC使用在中国东北和青藏高原等夏凉冬寒地区路面工程中,以减少沥青路面低温开裂、延长路面使用寿命。     

掺钢渣胶粉改性沥青混合料制备及性能研究

为研究内蒙古地区掺钢渣改性沥青混合料的路用性能,首先测试了包钢产钢渣、玄武岩、石灰岩的理化特性,确定钢渣替代天然集料作为沥青混合料骨料的可行性;然后设计由三种岩性粗集料为骨料、相同细集料、相同填料组成的同一矿料合成级配,利用马歇尔击实试验测试体积参数,得到两种改性沥青(胶粉、SBS)和三种岩性粗集料沥青混合料的最佳油石比;最后对不同岩性的两种改性沥青混合料的高温车辙、低温抗裂及水稳性能进行测试。研究结果表明:钢渣基本理化性能指标与天然集料基本相当甚至在某些方面优于天然集料;钢渣的添加提高了沥青混合料的油石比,掺钢渣胶粉改性沥青混合料的油石比较普通岩性胶粉改性沥青混合料油石比大,但是其强度较高,进一步说明钢渣是良好的沥青路面筑路材料;由于钢渣的掺入,胶粉改性沥青混合料路用性能普遍提高,且更具有经济环保性。     

沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法

在多年冻土、重冰冻等地区的低温、大温差特殊条件下,沥青稳定碎石基层易产生低温收缩开裂,导致路面破坏。通过沥青稳定碎石大马歇尔试件的温度收缩、低温弯曲等试验,分析了矿料级配组成、沥青用量等因素对混合料低温抗裂性能的影响。分析得出,利用沥青稳定碎石的强度试验与马歇尔试验结果,综合确定的最佳沥青用量更为合理;矿料级配组成对混合料温度收缩系数的影响较小,空隙率是影响混合料温度收缩系数的主要因素;适量增加沥青用量可以显著提高沥青稳定碎石的弯拉强度和变形能力;单一指标无法科学评价沥青稳定碎石的低温抗裂性能。研究提出了以温度应力比和弯曲应变能为指标的沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法。     

抗滑表层沥青混合料中细集料的选择

通过系统的对比试验,研究了细集料类型对于沥青混凝土路面抗滑表层的抗滑性能以及沥青混合料的稳定性和耐久性的影响。作者建议选择棱角性好的碱性石屑作为路面表层混合料填隙细料,对于提高沥青混凝土的抗滑能力及其他路用性能具有重要的意义;当考虑到改善沥青混合料的施工和易性,或是由于料源限制必须使用天然砂时,应控制天然砂的含量,使其最好少于破碎石屑含量。     

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。     

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。     

冻融作用下沥青混合料中骨料级配的差异分析

在季节性冻土地区,沥青路面反复经历冻融循环作用,极易出现开裂、坑槽、拥包等病害,其中以横向开裂最为显著。沥青的黏弹性能和骨料的级配特征是影响沥青混合料抗冻融能力的关键因素。目前,大量研究集中在沥青低温性能评价和沥青混合料低温性能研究方面,忽视了骨料级配在冻融前后的差异。该文通过现场调查和室内试验,分析了骨料级配与沥青混合料开裂情况的相关性。研究结果表明:在沥青满足设计要求的情况下,粗集料含量越少(级配曲线越靠近上限值),沥青路面的低温开裂越严重。严格控制骨料的施工配合比及抗压强度是保证沥青路面低温性能的关键。     

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。     

集料棱角对沥青混合料性能影响研究

利用棱角不同的粗、细集料制备了5种沥青混合料试件,通过单轴蠕变和间接抗拉强度试验,研究了集料棱角对混合料体积特性及疲劳性能的影响。利用抗裂性能试验,并结合有限元分析方法,分析了集料棱角与沥青混合料开裂间的关系。利用车辙试验研究了集料棱角与混合料抗车辙性能之间的关系。研究成果表明:1)集料棱角值越高,需要越高的沥青用量才能达到沥青混合料设计标准,而较高的沥青用量,就增加了沥青粘弹性,进而对沥青混合料抗裂能力产生积极影响;2)集料棱角也会因应力集中而造成开裂。集料棱角间的嵌挤作用会对沥青混合料的抗车辙产生重要影响,棱角值越高,嵌挤作用越强,抗车辙性能越好。利用有限元软件对混合料微观结构的分析验证了室内试验结果。     

粗集料对沥青混合料路用性能的影响研究

集料是混合料结构形成的决定性成分,其岩性性质、物理力学指标以及外观形状的差异,对于混合料抗滑特性的影响,体现在路面微观结构和宏观构造深度的形成和保持方面,同时也将导致混合料的水稳定性和疲劳耐久性方面的性能发生很大的变化.文中对粗集料对沥青混合料的抗滑性能、水稳性能及疲劳性能的影响进行了系统试验研究,得出了相应结论.     

基于数字图像技术的再生骨料沥青混合料骨架接触类型量化表征

新-旧骨料的接触类型及其比例决定了再生骨料沥青混合料的力学强度和耐久性。对比了再生骨料与天然骨料的物化特性差异,分析了AC-20C型再生骨料沥青混合料的路用性能,并通过截取试样断面图像、提取骨料接触点对再生骨料沥青混合料中不同骨架接触类型及其比例进行了量化表征。结果表明,与天然骨料相比,再生骨料针片状含量和表观密度降低,压碎值和吸水率增大,其沥青混合料的高温性能明显提高,低温性能、水稳定性和疲劳性能有一定程度的下降,除了水稳定性,低温和疲劳性能仍满足规范要求;提出了骨架接触类型的分类和判别原则,发现再生骨料沥青混合料以“再生骨料-再生骨料”接触为主,30%取代率下再生骨料类接触占比达到85.7%。本研究尝试从骨架接触特性角度评价再生骨料对再生骨料沥青混合料性能的影响,为进一步建立其宏观性能和细观接触特性参数间的关系奠定基础。     

多年冻土地区沥青混凝土路面的设计与施工

青藏公路多年冻土地区海拔高、气温低,裂缝是青藏公路沥青混凝土路面的主要破坏类型,沥青混合 料设计首先应考虑沥青和沥青混合料的低温抗裂性,其次是抗冻水稳性、抗老化性能和疲劳耐久性,高温性能是较 次要的。矿料选择时,需要考虑矿料的强度、抗冻性、级配和酸碱性,对于酸性矿料,应适当添加抗剥落剂,使集料与 沥青的粘附性不小于4级。沥青混凝土路面施工时应特别注意沥青用量、温度控制、保温措施、接缝和施工季节等, 以确保沥青混凝土路面的施工质量。     

间断级配橡胶沥青混合料的性能研究

采用矿料主骨料空隙体积填充法对沥青混合料间断级配进行了设计,并采用橡胶沥青拌制了间断级配橡胶沥青混合料。通过室内试验分别测定了间断级配和密级配混合料的动稳定度、冻融劈裂强度比、残留稳定度比和低温破坏应变,对间断级配橡胶沥青混合料的路用性能进行了分析;通过四点加载试验对混合料的疲劳性能进行了试验,对间断级配橡胶沥青混合料的疲劳性能进行了分析。研究结果表明:设计的间断级配沥青混合料具有更好的低温性能和抗疲劳性能,且高温性能和水稳定性能也优于密级配混合料。     

沥青混合料基灌注式半刚性路面材料设计与性能试验研究

沥青混合料基灌注式半刚性路面是由基体沥青混合料和灌注复合水泥胶浆两部分组成,基体沥青混合料的材料组成是影响沥青混合料基灌注式半刚性路面各项性能变化的主要因素,通过对A1~A5等5种不同矿料级配组合配制空隙率为28%的基体沥青混合料性能测试、沥青混合料基灌注式半刚性路面材料的试件制备和不同矿料级配组合配制的基体沥青混合料灌注复合水泥胶浆形成的沥青混合料基灌注式半刚性路面的性能测定,试验结果表明:室内制备马歇尔试验试件时,水泥砂浆的灌入量为(500±10)g为宜,基体沥青混合料不同矿料级配组合对沥青混合料基灌注式半刚性路面各项性能影响较大,A4矿料级配组合配制的沥青混合料基灌注式半刚性路面综合性能最佳。该结果为沥青混合料基灌注式半刚性路面室内试验和工程施工应用提供依据。     

砂岩粗集料在SMA中适应性研究

SMA由粗集料骨架和沥青胶浆组成,高含量粗集料形成的骨架使混合料具有较高的抗车辙性能,大量的结合料提供给路面较好的耐久性。使用SMA混合料,主要目的是希望其提供较高的抗车辙性能,资料表明,沥青混合料的高温性能主要受集料类型影响。针对于此,选择西部分布广泛的砂岩粗集料,进行室内试验,并与使用石灰岩集料的SMA进行适当对比,以期确定砂岩在SMA中的适应性。试验结果表明,与使用石灰岩的混合料相比,使用砂岩集料的SMA混合料抗车辙性能、低温抗裂性、疲劳性能都大大提高。     

不同种类再生粗骨料沥青混合料路用性能试验

开展再生粗骨料应用于沥青路面的研究具有较高的工程实用价值和环保意义,能够解决骨料短缺的困境.研究了不同原生混凝土强度等级、粗骨料种类、制备方式等对再生粗骨料物理、力学性能的影响.通过马歇尔试验进行了再生粗骨料沥青混合料配合比设计.分析了不同来源再生粗骨料用于沥青混合料时最佳沥青用量的差别、以及再生粗骨料掺量比例、粒径变化对再生粗骨料沥青混合料路用性能的影响.研究结果表明:不同种类再生粗骨料对沥青混合料水稳定性能影响差别较大,而混合料其他路用性能指标能够满足国内规范要求.     

应力吸收层材料拉伸与拉压疲劳试验

应力吸收层在延缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝形成方面具有卓越的性能。通过沥青测力延度试验和应力吸收层沥青混合料拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青的应力吸收层混合料抗拉伸和抗拉压疲劳特性。试验结果表明:应力吸收层材料具有优良的抗拉伸和抗拉压疲劳性能;特种改性Sam pave沥青混合料与STRATA沥青混合料的抗拉伸、抗拉压疲劳性能基本接近。     

泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的剪切性能

为了检验泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗剪切性能,采用简易三轴试验模拟路面内部沥青冷再生混合料的受力状态,分析沥青结合料的种类和掺量、试验级配、水泥掺量、RAP掺配比例对混合料抗剪切强度的影响。结果表明:泡沫(乳化)沥青冷再生混合料具有较大的内摩擦角和较小的黏聚力;泡沫(乳化)沥青最佳用量可采用简易三轴试验剪切强度峰值确定。     

几种废木生物油改性沥青混合料力学性能比较研究

旨在评估3种废木生物油(原样生物油、脱水生物油和聚合物改性生物油)以不同比例(比例分别为5%和10%)添加入传统沥青中对沥青混合料性能的影响。分别采用沥青路面分析仪(APA)试验、四点弯曲梁疲劳试验和间接拉伸(IDT)强度试验评估沥青混合料的抗车辙、抗疲劳和拉伸强度。试验结果表明,添加生物油可显著提高沥青混合料的疲劳性能,而对车辙性能并没有显著的影响,此外对拉伸强度略有影响。同时,聚合物改性生物油与其他两种改性沥青混合料相比具有更优的性能。室内试验结果的统计分析结果与上述结论一致。研究结果表明,废木生物油可以用为路面石油沥青胶结料的一种改性剂。