沥青路面抗车辙性能影响因素研究

沥青路面是中国高等级公路的主要路面类型,车辙病害是沥青路面的主要病害之一。为分析沥青路面车辙影响因素及其程度,该文针对不同沥青混合料类型、不同路面构造类型进行了室内车辙试验,影响因素包括结合料类型、集料级配类型、最大粒径、上下面层混合料类型等。试验结果表明:沥青针入度、集料级配、沥青混合料物理性能对沥青混合料抗高温稳定性的影响比较接近,防治沥青路面车辙需要从沥青材料、矿料级配和沥青混合料施工质量等方面采取综合处置措施。沥青路面上面层混合料的动稳定度对沥青路面结构整体高温稳定性的影响大于下面层混合料的动稳定度。在沥青路面产生的永久变形(车辙)中,上面层混合料仍具有重要影响,但下面层混合料的影响程度上升。因此,在进行路面抗车辙能力设计时,既要考虑沥青混合料的高温稳定性,又要考虑路面结构组合。     

基于改进肯塔堡飞散试验的沥青混合料优化设计

为了研究沥青混合料长期使用过程中的抗松散性能，对肯塔堡飞散试验进行改进。基于改进肯塔堡飞散试验，选取集料种类、沥青种类、NRP掺量、级配类型4个因素，每个因素各取3个水平，用L₉(4³)正交表进行试验。采用飞散损失指标定量分析各个因素下每个水平对NRP改性沥青混合料抗飞散性能的影响效果，并通过极差分析方法得出影响飞散性能因素的主次顺序和最优组合。试验结果表明：各因素对抗飞散性能的影响主次顺序为级配类型>集料种类>NRP掺量>沥青种类；在试验选择的9种组合中，选用SMA-13、玄武岩、0.5%NRP掺量、SK70号基质沥青组合时，NRP改性沥青混合料抗松散性能最优。     

纤维沥青混合料最佳纤维掺量试验研究

在原材料物理力学性能试验的基础上,利用图解法并经过配合比凋整和优化,得出AC-13 Ⅰ矿料的配合比.在此基础上,通过不同纤维种类、不同纤维掺量下沥青混合料的马歇尔试验,分析纤维种类和掺量对最佳沥青用量OAC、OACmax和OACmin的影响,从纤维在沥青混合料中分散程度出发,得出纤维最佳掺量.进一步通过高温车辙试验,分析纤维增强机理,研究不同纤维种类和不同掺量对沥青混合料动稳定度的影响,从纤维对沥青混合料高温性能的影响特征出发,得出不同种类纤维的最佳掺量.结果表明,不同种类的纤维在沥青混合料中对应着不同的最佳掺量;马歇尔试验和高温车辙试验所确定的沥青混合料最佳纤维掺量具有较好的相关性;最后,建立了考虑基体沥青混合料动稳定度与纤维掺量、纤维类型影响的纤维沥青混合料动稳定度的计算模型.     

沥青混合料抗车辙能力优化设计

对沥青混合料的抗车辙性能进行优化设计,设定骨架密实和设计8%空隙率2个优化条件,据此提出新型矿料级配设计方法--分级掺配法.矿料成型采用改进的干捣实方法,根据集料分界点分2步逐级掺配集料,粗集料部分每级集料掺配比例依据骨架判断公式和高斯拟舍结果得出,细集料部分每级掺配比例依据高斯拟合结果得出,进而确定粗细集料各自总的质量百分率,由此得到一条骨架密实型级配曲线,并进一步按照优化务件确定油石比.用成型试件对混合料沥青膜厚度、矿料间隙率、空隙率、动稳定度等各项性能指标进行验证,结果表明沥青混合料抗车辙性能较好,功能化设计方法能有效地改善沥青混合料的性能.     

水-温相互作用下高模量沥青混合料路用性能研究

为减少沥青路面病害的形成,延长其使用年限及服务水平,引入高模量沥青混合料理念,从矿料级配、含水率、试验温度、养生周期、高模量剂种类及掺量等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损害性能等进行研究。结果表明,矿料级配相同时,高模量剂种类及掺量对混合料油石比的影响较小;相同条件下,AC-20C沥青混合料的高温性能较好,AC-13C沥青混合料的低温及水稳定性能较好;RA高模量剂对2种混合料高温及水稳定性能的改善效果最优,PR.M高模量剂对2种混合料低温性能的改善效果最优。     

WK-I号抗车辙剂对沥青混合料高温性能影响研究

将WK-I号抗车辙剂,掺加到AC-20沥青混合料中,结合料分别采用普通道路石油沥青及SBS改性沥青,研究不同结合料类型时沥青混合料的综合路用性能,结果表明:添加正中牌WK-I号抗车辙剂后,无需提高沥青混合料生产及击实温度,即可大幅提高沥青混合料高温稳定性能,且添加后WK-I号抗车辙剂等量替代相应质量沥青结合料,而无需改变原混合料级配及油石比。5‰掺量时,普通沥青混合料动稳定度高达6 000次/mm以上,SBS改性沥青混合料动稳定度则超过10 000次/mm。在显著改善AC-20混合料高温性能的同时,WK-I号抗车辙剂对沥青混合料抗水损害能力也有一定程度改善,同时对提高普通沥青混合料低温性能效果明显。     

WK-Ⅰ号抗车辙剂对沥青混合料高温性能影响研究

将WK-Ⅰ号抗车辙剂,掺加到AC-20沥青混合料中,结合料分别采用普通道路石油沥青及SBS改性沥青,研究不同结合料类型时沥青混合料的综合路用性能,结果表明:添加正中牌WK-Ⅰ号抗车辙剂后,无需提高沥青混合料生产及击实温度,即可大幅提高沥青混合料高温稳定性能,且添加后WK-Ⅰ号抗车辙剂等量替代相应质量沥青结合料,而无需改变原混合料级配及油石比.5‰掺量时,普通沥青混合料动稳定度高达6 000次/mm以上,SBS改性沥青混合料动稳定度则超过10 000次/mm.在显著改善AC-20混合料高温性能的同时,WK-Ⅰ号抗车辙剂对沥青混合料抗水损害能力也有一定程度改善,同时对提高普通沥青混合料低温性能效果明显.     

沥青混合料高温性能评价指标研究

为研究常规的高温性能评价指标与混合料抗剪强度的相关性,引入骨架接触度SSC和骨架稳定度S指标来表征矿料级配的骨架结构特征,对3种不同矿料级配的AC-13沥青混合料进行了60℃条件下的车辙试验、无侧限抗压试验及单轴贯入试验,分别采用动稳定度、永久变形量及抗剪强度来评价沥青混合料的高温强度性能,并对矿料骨架结构特征、动稳定度、永久变形与抗剪强度的相关性进行了分析。结果表明:①骨架接触度SSC和骨架稳定度S与混合料的抗剪强度正相关,可用来进行混合料高温稳定性的初期设计,提高混合料高温性能设计的可靠度;②动稳定度与抗剪强度具有很好的相关性,可较好地反映混合料的高温性能,但离散性较大,当两种沥青混合料的高温性能相差不大时,采用动稳定度指标来评价高温稳定性时敏感性和区分度均较低,可靠性不高,此情形下建议增加抗剪强度指标进行高温性能评价;③车辙试验的永久变形与混合料抗剪强度相关性较差,不适合用来直接评价混合料的高温性能。     

沥青稳定碎石ATB-30的抗车辙性能研究

采用动稳定度DS、相对变形δ和综合稳定系数CSI评价沥青稳定碎石ATB-30的高温性能,以全面考察矿料级配和外加剂的影响。对3种级配的ATB-30进行车辙试验,分析了骨架嵌挤指数IVCA与DS、δ和CSI的关系;对掺不同外加剂和剂量的ATB-30进行车辙试验,分析不同外加剂和掺量对高温性能的影响。研究结果表明,骨架嵌挤指数IVCA与DS、δ和CSI具有良好的相关性,IVCA越小、级配骨架性越好,则混合料的高温性能越好;掺入外加剂能大幅提高ATB-30的高温性能,且随着外加剂剂量的增加,混合料的高温性能也大幅增大,不同的外加剂的效果存在较大差距;比起调整矿料级配,添加抗车辙剂是提高ATB-30高温性能的更为有效的措施。     

沥青混合料高温稳定性影响因素分析

沥青路面车辙是多因素综合作用的结果。本文从混合料角度分析了影响沥青混合料高温抗车辙性能的因素,并通过不同因素条件下沥青混合料高温车辙试验,分别以动稳定度和总变形量作为参考序列,对影响因素进行灰关联分析。研究认为,沥青混合料空隙率和矿料4 75mm筛孔通过率对于混合料高温稳定性有重要影响。     

橡胶沥青及混合料配合比设计研究

对不同胶粉掺量下的橡胶沥青,进行针入度、软化点、延度、粘度、弹性恢复、粘韧性和韧性试验,结果表明胶粉掺量为23%(外掺)时,橡胶沥青的各项性能均较好。通过配合比设计,确定了矿料级配和最佳油石比,并对橡胶沥青混合料进行车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。结果表明,抗车辙剂可明显改善橡胶沥青混合料的高温性能,同时也会使其低温性能降低。     

高温多雨地区破碎砾石沥青混合料路用性能

为研究高温多雨地区破碎砾石制备沥青混合料的可行性及其路用性能,首先通过马歇尔设计方法确定混合料级配及最佳沥青用量。针对混合料的水稳定性,通过掺加抗剥落剂改善破碎砾石沥青混合料的水稳定性,采用水煮法试验比较0.2%,0.4%,0.6%这3个抗剥落剂掺量下集料和沥青黏附等级的提升效果,最终选定的抗剥落剂掺量为0.2%。在0.2%抗剥落剂掺量下,混合料水稳定性明显提升,并达到设计要求,但抗车辙性能提升不大。在0.2%抗剥落剂掺量的基础上,通过国内车辙试验比较0.2%,0.4%,0.6%抗车辙剂掺量下混合料抗车辙性能的改善效果,通过比较3种抗车辙剂掺量下混合料动稳定度指标并结合类似地区工程项目的经验,最终确定的抗车辙剂掺量为0.4%,此时混合料的抗车辙性能、水稳定性能皆能符合设计要求。通过多次冻融循环试验以及长期浸水马歇尔试验检验掺加0.2%抗剥落剂+0.4%抗车辙剂后混合料在更苛刻条件下的水稳定性能,通过汉堡车辙试验检验加入0.2%抗剥落剂+0.4%抗车辙剂后混合料的浸水抗车辙性能。试验结果表明:当掺加0.2%抗剥落剂+0.4%抗车辙剂后,破碎砾石沥青混合料具有优良的水稳定性和抗车辙能力。     

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。     

RAP掺量对再生沥青混合料的性能影响研究

高RAP掺量再生沥青混合料在我国沥青路面养护中得到越来越多的应用,厂拌热再生中RAP掺量可达到30%～50%,就地热再生中RAP掺量更是达到80%以上。在室内设计RAP掺量为0%、30%、50%、85%和100%的5种AC-13级配沥青混合料,依托UTM试验机分别采用动态蠕变试验、半圆弯曲试验和多重冻融劈裂试验对混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水损害性能进行评价,结果表明:相比新沥青,RAP沥青胶结料高温性能增强而低温性能衰退;随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温抗车辙性能增强,低温抗裂性能和抗水损害性能降低,100%RAP混合料受到级配细化的影响,抗车辙性能不及新沥青混合料;多重冻融劈裂相比单次冻融劈裂能够更好地评价再生混合料的水稳定性。     

预拌碎石对GMA浇注式沥青混凝土高温性能的影响

为研究预拌沥青碎石对钢桥面铺装结构高温抗车辙性能的影响,依据港珠澳大桥钢桥面铺装实体工程,开展GMA浇注式沥青混凝土的高温性能室内试验研究。首先设计GMA10和SMA13级配沥青混合料,然后制备不同预拌沥青种类(AH70#,SBS)、不同预拌沥青掺量(0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)、不同粒径(5~10 mm,10~15 mm,15~20 mm)的单级配碎石,分析不同粒径、撒布量、撒布方式、预拌沥青种类与掺量对单层GMA浇注式沥青混凝土和组合结构(SMA+GMA)高温性能的影响。结果表明:预拌碎石撒布可显著提高GMA浇注式沥青混合料的高温性能;在其他相同条件下,撒布粒径10~15 mm的预拌碎石对提高GMA浇注式沥青混合料的高温性能最为明显,高达30%左右;随着预拌碎石撒布量的增加,GMA浇注式沥青混合料的高温改善作用逐渐增强,撒布量在10~12 kg/m2改善效果最佳;碎石撒布方式和预拌沥青的类型对提高浇注式沥青混合料的车辙动稳定度影响较小;随着预拌沥青掺量的增加,GMA浇注式沥青混合料高温性能改善作用先增强后减弱,预拌沥青掺量0.2%~0.6%较为合理;干拌碎石在浇注式沥青混合料中的的隔热效果优于预拌沥青碎石的;预拌沥青碎石的撒布改善了组合结构的高温抗车辙性能,车辙深度降低10%左右,车辙动稳定提高25%左右;组合结构70℃车辙动稳定度指标更能真实反映南方湿热高温环境下钢桥面铺装结构的高温抗车辙性能。     

沥青混合料矿料滑移剪切试验研究

为了研究沥青混合料的高温稳定性与矿料界面滑移剪切行为的关系,从沥青混合料矿料的接触及滑移特性入手,开发了专门用于评价沥青混合料矿料滑移剪切性能的滑移剪切试验,分析了试验条件、级配和沥青等对滑移剪切能的影响.研究表明在试验温度60℃、加载速率20 mm/min时,滑移剪切试验的评价指标滑移剪切能EI与车辙动稳定度DS的相关性最好,以此初步推荐了滑移剪切试验的试验条件.矿料滑移剪切试验表明混合料的级配和沥青种类及其用量对滑移剪切能EI有显著影响,适当增加最大公称粒径、采用改性沥青以及最佳油石比等措施能显著提高沥青路面的高温稳定性.     

掺加PR PLASTS抗车辙剂的沥青混合料性能研究

通过室内试验,研究了掺加PR PLASTS抗车辙剂的AC-13I型沥青混合料的配合比设计及其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。通过对比分析,发现掺加PRPLASTS抗车辙剂的沥青混合料性能得到了显著改善,特别是其沥青混合料的动稳定度比SBS改性沥青混合料提高了27．56％。结果表明PRPLASTS抗车辙剂适合铺筑在大交通量、重载较多的路段以及夏季气温较高地区的高速公路上。     

掺加车辙王抗车辙剂的沥青混合料试验研究

通过室内试验,研究了掺加车辙王抗车辙剂的AC-20型沥青混合料的抗车辙性能;不同油石比、温度下掺加车辙王抗车辙剂的AC-20型沥青混合料的抗车辙性能的变化.通过对比分析,发现掺加车辙王抗车辙剂可以显著改善沥青混合料的抗车辙性能;油石比、温度对沥青混合料的动稳定度影响很大,在正常油石比的基础上适当提高油石比可以提高沥青混合料的动稳定度,高温度下沥青混合料的动稳定度显著降低.结果表明,车辙王抗车辙剂适合铺筑在交通量大、重载较多的路段.     

高等级沥青路面高温性能影响因素

针对温度对沥青混合料产生的影响,着重从矿料级配、沥青用量两方面论述其对沥青路面高温性能的影响。结合5种试验级配,采用车辙试验,以动稳定度来表征各种级配的高温性能,从而提出优化合理的解决方案,可为今后的同类工程提供参考。     

抗车辙混合料在沥青路面中的应用

车辙主要是沥青路面面层强度不足，尤其是路面的抗剪切强度不足所致。由摩尔—库文原理可知，材料在外力作用下不产生剪切破坏的条件是最大剪切力不大于材料抗剪切能力。为了提高材料的抗剪能力，必须提高材料的粘聚力和调整内摩擦角。通过掺加抗车辙剂来增加粘结力的沥青混合料的动稳定度比使用基质沥青要高十几倍；通过调整优化和矿料的级配可使动稳定度提高30％-80％。优化级配并掺加抗车辙剂生产的沥青混合料用于京津路等几条道路的平交道口，取得了极为显著的效果。