纤维沥青混凝土动态模量与路用性能研究

采用动态模量试验、间接拉伸疲劳试验和车辙试验研究了掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩矿物纤维的沥青混合料的路用性能。结果表明,各种纤维掺入后能增大纤维沥青混合料的动态模量,其中聚酯纤维的增强作用最为显著;同时,掺加各种纤维后沥青混合料的疲劳性能和高温抗车辙性能也得到明显改善。     

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。     

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。     

高速公路沥青路面粘层及长大纵坡材料优化研究

为了提高高速公路沥青路面的服务水平和使用寿命,对粘层和长大纵坡路段的材料进行优化设计,提出使用改性乳化沥青代替基质沥青作为层间粘结材料,在长大纵坡段下面层掺加玄武岩纤维或抗车辙剂。研究结果表明相比基质沥青,改性乳化沥青性能更稳定、更环保、施工更方便;玄武岩纤维可提高沥青混合料的整体性能,减缓车辙和滑移破坏,玄武岩掺量为0.3%时改善效果最佳;适当掺加车辙剂能降低沥青混合料的感温性,提高沥青混合料的动稳定度。     

纤维对AC-13C和SMA-13路用性能的影响研究

为了研究纤维对AC-13C和SMA-13路用性能的影响,采用车辙试验、劈裂强度试验、冻融劈裂试验和构造深度试验,研究了木质素纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维对AC-13C及SMA-13沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性能和抗滑性能的影响,并基于试验结果分析了纤维对沥青混合料的作用机理。试验结果表明:与不添加纤维相比,3种纤维均可以有效改善AC-13C和SMA-13的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和水稳定性能,但削弱了其抗滑性能,提出了在高温多雨山区,宜采用添加聚酯纤维的SMA-13沥青混合料作为上面层,以提高沥青路面整体性能的结论。     

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。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

高性能乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了确保高RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料性能满足路用性能要求,通过开发高性能乳化沥青材料,选择合适的配合比对高性能乳化沥青冷再生混合料的早期抗车辙性能、抗水损性能、早期强度增长特征及疲劳性能进行对比分析。结果表明：采用抗车辙试验评价乳化沥青冷再生混合料通车路面性能,其动稳定度满足规范要求,乳化沥青再生混合料施工完成后可以开放交通;混合料水稳定性满足规范要求,且具有良好的水稳定性;自然养生7 d后的强度与加速养生后强度相当,随着应变水平的降低,乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命逐渐提高,整体来说中粒式乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于粗粒式混合料,RAP掺量为100%的乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于RAP掺量为80%的混合料。     

纤维与天然沥青复合添加剂组成优化及其混合料性能评价

为改善纤维和天然沥青单一改性沥青混合料的技术缺陷,将木质素、聚酯、玄武岩纤维与BRA岩沥青、TLA湖沥青、NES青川岩沥青进行复配。基于直接剪切试验优化了最佳的天然沥青掺配范围,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验研究了天然沥青与纤维复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性,试验结果表明,木质素、聚酯、玄武岩三种单纤维掺量为0.3%,BRA、TLA、NES掺量为8%~10%时天然沥青与纤维复合改性沥青经济性和抗剪切性能最优;将天然沥青与纤维复配后,可兼具纤维与天然沥青各自改性的优势,可实现二者对沥青改性效果的叠加,其混合料兼顾高低温性能、水稳定性和抗疲劳耐久性,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择。在0.3%木质素、聚酯、玄武岩纤维掺和8%~10%BRA、TLA、NES掺量范围内,18种天然沥青与纤维复合改性沥青混合料疲劳性能优于SBS改性沥青混合料,推荐用于复合改性沥青中的木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺量为0.3%,适宜的BRA、TLA、NES掺量分别为8%~10%、8%~12%、8%~10%。     

基于室内试验的不同材料改善微表处性能的研究

针对普通微表处抗裂性能和抗车辙能力等的不足,室内采用微表处常规试验和混合料低温弯曲试验及汉堡车辙试验(HWTD),对比分析水性环氧乳化沥青、SBS改性乳化沥青和纤维改善微表处性能效果的优劣;并探讨纤维掺量变化对微表处路用性能的影响。结果表明:改变结合料类型或添加纤维稳定剂均能提升微表处的相关性能,其中纤维的整体改善效果相对最好,尤其是低温性能,且能够兼顾改善微表处的各项性能。玄武岩纤维微表处在抗车辙性能和成本造价方面具有明显的优势,而耐磨性、水稳定性和低温抗裂性等略差于聚丙烯纤维微表处,通过剂量优化玄武岩纤维微表处的整体性能仍优于水性环氧乳化沥青微表处和SBS改性乳化沥青微表处。根据微表处性能变化和经济因素,推荐微表处中纤维的掺量为0.10%～0.20%。     

泡沫沥青和水泥用量对冷再生沥青混合料路用性能的影响

为明确泡沫(乳化)沥青和水泥掺两种粘结材料对冷再生混合料路用性能和耐久性的影响,通过车辙试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、加速加载试验、四分点加载疲劳试验、研究了泡沫(乳化)沥青和水泥两种粘结材料对沥青路面冷再生混合料高低温性能、长期高温抗变形能力以及抗疲劳耐久性性能的影响。试验结果表明,泡沫(乳化)沥青冷再生混合料车辙变形量主要是压密变形所致,水泥掺量越大泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗高温性能和高温剪切疲劳性能越好;随着水泥、沥青粘结料掺量增大,冷再生混合料低温抗裂性能呈先增大后减小的变化趋势,对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料低温抗裂性能而言,存在一个最佳的泡沫(乳化)沥青和水泥用量,在2.0%~4.0%泡沫沥青和2.5%~4.5%乳化沥青用量下适宜的沥青粘结料与水泥掺量比例为1.5∶1~2.7∶1;对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗疲劳性能而言,存在一个最佳的沥青粘结料和水泥掺量,为确保冷再生混合料具有最优的抗疲劳性能需达到沥青结合料和水泥掺量的相对平衡,用于冷再生混合料适宜的水泥掺量为1.0%~2.0%。为完善泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的材料组成设计方法以及性能评价体系提供了参考。     

三种纤维沥青混合料路用性能的对比研究

为探究不同纤维沥青混合料路用性能的差异性,开展在沥青混合料中掺加普通PAN、高强PAN纤维和玄武岩纤维的室内路用性能试验研究,采用马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验来评价各种纤维对沥青混合料路用性能改善和增强效果。试验结果表明,3种纤维对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和弯曲疲劳寿命有提升作用,其中,高强PAN纤维的改善和增强效果较优。     

锚结玄武岩纤维丝加筋法预防沥青路面横向裂缝

公路工程领域一直致力于解决裂缝等沥青路面常见病害,本研究结合玄武岩纤维弹性模量大、强度高、耐腐蚀、无污染等技术性能,开展玄武岩纤维丝加筋路面抗横向裂缝研究。本研究通过原材料性能试验,配合比设计、抗拉强度试验、弯拉强度试验、疲劳试验等试验评价玄武岩纤维丝加筋路面抗裂性能。试验结果得出选用C型玄武岩纤维丝沥青混合料抗拉强度增加60. 8%,弯拉强度增加41. 5%,疲劳强度增加33%。     

玄武岩纤维在重载SBS沥青玛蹄脂碎石混合料路面中的应用

为探讨玄武岩纤维在重载路面中的路用性能及其路面结构的力学响应，对不同掺量玄武岩纤维沥青混合料与路面结构进行研究，通过高温稳定性、低温抗裂性、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的高低温及水稳性能进行评价，并基于ABAQUS有限元程序对路面结构在累计荷载作用下的力学响应进行分析。结果表明：玄武岩纤维沥青混合料高温、低温、水稳性能要明显优于木质素纤维沥青混合料，最佳掺量为0.3%;玄武岩纤维沥青路面上面层变形量最大，且纤维对集中于中面层的车辙变形影响尤为显著。室内试验和有限元模拟结果表明，玄武岩纤维对SBS沥青路面的改善效果显著，且ABAQUS有限元程序在研究玄武岩纤维路面结构力学性能时能够起到良好的作用。     

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。     

GXN型聚酯纤维沥青混合料路用性能研究

为了评估GXN型聚酯纤维材料的路用性能,采用室内车辙试验、低温弯曲破坏试验、冻融劈裂试验,对GXN聚酯纤维0掺量和0. 25%掺量下的沥青混合料的高低温性能及水稳定性能进行了试验研究。结果表明:1)掺加GXN型聚酯纤维能显著提高沥青混合料的高低温性能及水稳定性能,尤其对水稳定性能提升更加显著; 2)与不掺加纤维相比,在GXN聚酯纤维掺量为0. 25%时其沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性能分别提高了40. 9%、43. 1%和9. 6%; 3)掺加GXN型聚酯纤维能显著改善混合料内部的受力状况,起到内部加筋的作用。     

抗车辙剂/纤维复合改性沥青混合料的路用性能

为研究抗车辙剂与★武岩纤维这2种外加剂对沥青混合料路用性能的影响，通过室内试验分析了抗车辙剂1玄武岩纤维复合改性沥青混合料的路用性能,并与基质沥青、单掺抗车辙剂、单掺玄武岩纤维的酒青混合料路用性能进行了对比分析。试验结果表明:单掺抗车辙剂能显著提升基质牺青的高湿性能，单掺玄武岩纤维能显著提升基质酒青的低湿性能,而抗车辙剂1玄武岩纤维复合改性酒青混合料的高温稳定性、低湿抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能均较2种外加剂单提时有所提升。因此.抗车辙剂和玄武岩纤维复合改性能明显提升沥青混合料的路性能,在实际I程中可加以应用。     

不同压实方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响研究

不同压实成型方法制备的乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能存在较大差异，通过采用改进的马歇尔击实法和垂直振动压实法制备两种乳化沥青冷再生混合料，进一步对乳化沥青冷再生混合料进行间接拉伸疲劳试验，在试验结果基础上建立基于Weibull分布的间接拉伸疲劳方程，对不同压实成型方法的疲劳方程参数进行分析研究，探索不同压实成型方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响。试验结果表明，垂直振动压实法制备乳化沥青冷再生混合料的平均力学强度可达到现场取芯试件的92%，而改进的马歇尔击实成型试件的平均力学强度仅为现场取芯的65%；与改进的马歇尔击实法相比，垂直振动压实法的最佳乳化沥青掺量和外掺水量分别降低了9%和11%，同时抗水损害性能、低温抗裂性能和高温抗车辙性能可分别提高4%、12%和35%；基于Weibull分布建立的疲劳方程可有效评价乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命，垂直振动压实法制备的乳化沥青冷再生混合料表现出良好的应力变化敏感性和疲劳耐久性，其在应力比为0.5时的疲劳寿命是改进马歇尔击实法的1.36倍。     

石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料路用性能试验研究

为了适应季冻区自然气候条件对沥青路面使用性能的特殊要求，克服单一外掺剂对沥青混合料性能改善的不足，选用石墨烯和玄武岩纤维对沥青混合料进行复合改性。在混合料配合比设计的基础上，通过车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验等对基质沥青混合料、石墨烯改性沥青混合料、玄武岩纤维沥青混合料及石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料的路用性能进行了对比试验研究。结果表明，石墨烯和玄武岩纤维的同时加入极大地改善了沥青混合料的路用性能，在4种沥青混合料中，石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性表现最佳，低温抗裂性仅次于玄武岩纤维沥青混合料。石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料具有优异的路用性能，可用于季冻区沥青路面工程。     

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。