基于灰色关联理论的聚酯纤维沥青混合料路用性能研究

为研究聚酯纤维对沥青混合料的路用性能的影响,对聚酯纤维掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的沥青混合料进行路用性能研究,分析纤维掺量对沥青混合料性能影响规律,并从细微观层面揭示聚酯纤维沥青混合料性能增强机制;同时引入灰色关联评价方法,对聚酯纤维沥青混合料进行多指标综合评价,并基于路用性能优选出最佳纤维掺量。结果表明:聚酯纤维在沥青混合料中形成三维网状结构,通过桥接、加筋、增韧等作用,使纤维混合料路用性能优于普通沥青混合料;聚酯纤维掺量为0.3%时沥青混合料路用性能最优;聚酯纤维对沥青混合料高温稳定性影响较大,其次为低温抗裂性。在最佳掺量下,动稳定度提高51.82%,低温弯曲破坏应变增大32.74%,冻融劈裂强度比增加11.8%。     

SBR-SBS复合改性乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

通过试验探究SBR-SBS复合改性乳化沥青冷再生混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性等路用性能。试验结果表明,SBS、SBR复合改性剂的掺入能有效提高冷再生混合料各项路用性能。当SBS掺量为3%、SBR掺量为3.5%时,混合料28 d的残留稳定度达85.3%,劈裂强度比也均达到93.6%,动稳定度超过10 000次/mm,弯拉应变达到3 500με。     

AC-13温拌沥青混合料的路用性能研究

为了评价温拌沥青混合料的水稳定性和疲劳性能,以热拌沥青混合料的配合比设计方法,掺加Sasobit降粘剂制备了AC-13温拌沥青混合料,进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁疲劳试验和低温弯曲试验,测定了温拌沥青混合料的残留稳定度、残留强度比、疲劳次数和低温性能。结果表明:掺加3%Sasobit时,温拌沥青混合料的残留稳定度和残留强度比达到最大值,分别为91.2%、87.5%,疲劳次数与基质沥青相比,增加了16.4%,说明掺加Sasobit后,提高了温拌沥青混合料的路用性能,由低温弯曲试验确定Sasobit的掺量不宜大于3%。     

沥青搅拌站碱性回收废粉在沥青混合料中的应用研究

采用沥青搅拌站回收的碱性废粉掺入沥青混合料,代替部分矿粉,研究碱性废粉部分代替矿粉的可行性以及可掺入的最大量。按废粉占矿粉的比例为0%、30%、50%和70%,分别制备不同废粉掺量的沥青混合料,进行车辙试验、浸水稳定度试验、飞散试验、冻融劈裂试验,以检验废粉掺量变化对沥青混合料车辙以及水稳定的影响。试验结果表明:随着碱性废粉掺入量的增加,沥青混合料的动稳定度、浸水残留稳定度减小,飞散损失增加,冻融劈裂抗拉强度比减小。当废粉掺量为50%时,沥青混合料的动稳定度略超过《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求,浸水残留稳定度、冻融劈裂残留稳定度均不满足规范要求。当废粉掺量为30%时,沥青混合料的动稳定度、浸水残留稳定度、冻融残留强度比满足规范要求,得到所研究碱性废粉在沥青混合料中的最大掺入量为30%。     

改进型硅藻土AC-16沥青混合料配合比设计及路用性能试验研究

以AC-16沥青混合料为试验对象,采用改进型硅藻土改性沥青作为胶结料,通过路用性能试验,验证不同改进型硅藻土掺量下沥青混合料的水稳定性能和高温稳定性。试验结果表明:改进型硅藻土可提高AC-16沥青混合料的标准马歇尔稳定度、浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比;掺入硅藻土后的冻融劈裂强度有所降低,且随着掺量增加降低越来越明显;改进型硅藻土能显著提高AC-16沥青混合料的高温稳定性,当掺量为13%(占沥青质量)时其动稳定度提高近85%。     

生物沥青-岩沥青复合改性沥青混合料的使用性能

为了研究复合改性剂的掺入对改性沥青混合料使用性能的影响,以70~#石油沥青作为基质沥青、蓖麻油植物沥青和岩沥青为改性剂,制备了复合改性剂掺量为0～60%的生物沥青-岩沥青复合改性沥青混合料,设计了级配为AC-20C的沥青混合料,采用车辙试验、Marshall稳定度试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁低温弯曲试验的方法,分析了不同掺量复合改性沥青混合料的Marshall试验稳定度、车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂试验残留强度比以及弯曲试验破坏应变。结果表明,复合改性剂掺量不超过最不利掺量时,其掺入将会降低沥青混合料的高温稳定性,随着复合改性剂掺量的继续增加,沥青混合料的高温稳定性逐渐得到提高;掺入复合改性剂后,沥青混合料的水稳定性迅速下降,采用1%消石灰代替部分矿粉后,水稳定性得到明显增强,复合改性剂掺量超过25%时,符合沥青混合料施工技术规范中关于水稳定性的规定;复合改性剂的掺量在最佳掺量范围内,沥青混合料的低温抗裂性得到改善,反之,复合改性剂的掺入对沥青混合料的低温抗裂性产生不利影响,掺量不超过40%时满足冬温区的相应技术要求;路用沥青混合料推荐的复合改性剂掺量范围为25%～40%。     

基于高温性能的高模量沥青混合料设计研究

采用不同掺量的岩沥青与SBS改性沥青进行复合改性制备高模量沥青,提高沥青混合料的抗变形能力,并通过性能评价确定岩沥青的最佳掺量;以粒子干涉理论为基础,采用逐级填充理论和干捣实密度试验,结合贝雷法和Superpave级配范围对级配进行优化设计,确定具有良好骨架嵌挤力的级配结构;最后,通过路用性能试验,验证沥青混合料路用性能。通过试验发现随着岩沥青的掺入,沥青混合料的劈裂强度比、残留稳定度、动稳定度及抗剪应力得到大幅度提升;随着岩沥青的掺入,沥青混合料的抗弯拉强度和弯曲劲度模量均有所升高,而破坏时的最大弯拉应变有所降低,但仍能满足技术性能要求。     

中空聚酯纤维沥青混合料性能的试验研究

在沥青混合料中掺加中空聚酯纤维,改善了沥青混合料的性能。室内试验表明:加入中空聚酯纤维后,沥青混合料的最佳油石比增大,稳定度、流值增大,劈裂强度增大,冻融循环后劈裂强度比及车辙试验动稳定度明显增加。中空聚酯纤维改善了沥青与集料的粘附性,使沥青混合料的路用性能得到明显改善,而其性能价格比明显优于普通沥青混合料。特别适用于季节性冰冻地区。     

水泥消石灰改善OGFC路面水稳定性试验

通过浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验研究添加水泥与消石灰对OGFC混合料水稳定性的影响。结果表明:随着消石灰掺量的提高,OGFC混合料的浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比均增长,在掺量为4.2%时均达到最大值;随水泥掺量的提高,OGFC混合料的浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比均存在峰值;推荐OGFC-13混合料中掺加4.2%的消石灰以提高OGFC混合料的水稳定性。     

ARHM-13钢渣沥青混合料路用性能研究

为研究掺加钢渣ARHM-13沥青混合料的性能，采用体积法将粒径为9.5 mm～16 mm档钢渣等质量替代10 mm～15 mm档玄武岩集料，钢渣掺量设计为0%、30%、50%、70%及100%,依据马歇尔试验确定各组油石比，并通过高温车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及加速磨耗试验对不同钢渣掺量的ARHM-13沥青混合料的路用性能进行研究。结果表明：1)不同钢渣掺量的ARHM-13沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗滑性能均具有不同幅度的提升，其中动稳定度最高提升了19.79%,最大弯拉应变最高增加了6.30%;2)当钢渣掺量为30%时，相较于不掺加钢渣的沥青混合料，ARHM-13沥青混合料的冻融劈裂强度比提高了0.03%;当钢渣掺量分别为50%、70%和100%时，ARHM-13沥青混合料的冻融劈裂强度比分别降低了3.96%、6.25%和7.19%;3) 10万次荷载作用后摆值损失率最低为20.2%;4) ARHM-13沥青混合料的抗滑性能随钢渣掺量的增加呈先升后降趋势，且随着钢渣掺量的增加，衰减过程中回升现象出现的时间越延长，回升幅度越小；5)综合考...     

钢纤维对沥青混合料的增强作用研究

通过室内试验,分析了钢纤维掺量对混合料动稳定度、劈裂强度、劲度模量、残留稳定度和冻融劈裂强度比等路用性能指标的影响。结果表明:在沥青混合料中添加钢纤维可以提高混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,尤其低温抗裂性最为突出;但钢纤维掺量并不是越大越好,当钢纤维掺量为2.0%时沥青混合料的路用性能最优。     

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。     

纤维增强聚合物改性沥青混合料路用性能研究

为弥补单一外掺剂改性沥青混合料的不足,以聚酯纤维和热塑性树脂为主要原料,制备一种新型复合改性材料纤维增强聚合物(FRMP)。通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和弯曲疲劳试验研究不同掺量FRMP对沥青混合料路用性能的影响,并与聚酯纤维和SBS对比。结果表明:加入外掺剂提升了沥青混合料的路用性能,相比聚酯纤维改性和SBS改性,通过FRMP复合改性的效果更明显,并且随着FRMP掺量增加,沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳性能不断增强,低温性能和水稳定性先升高后降低、于0.3%掺量时达到峰值。     

玻璃纤维改善砾石沥青混合料路用性能

为了改善砾石沥青混合料的路用性能,以推广砾石在道路工程中的应用,选用价格低廉、增韧效果强、取材方便的玻璃纤维来改善砾石沥青混合料的黏附性,并通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、弯曲疲劳试验来评价玻璃纤维对砾石沥青混合料路用性能的改善作用。冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果表明:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的水稳定性能有明显改善,残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR都随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当玻璃纤维掺量为0.35%时,砾石沥青混合料水稳定性达到最佳,其中,MS0达到91.0%,TSR达到89.6%,分别比不掺加纤维的砾石沥青混合料提高了15.5%,24.3%。由0.35%纤维掺量下砾石沥青混合料的车辙试验及疲劳试验结果可知:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的高温性能和疲劳性能也有明显改善,其中,动稳定度提高46.9%;应力水平为0.5时,疲劳寿命提高了67.9%;应力水平为0.7时,疲劳寿命提高了80.9%。可见,纤维掺量为0.35%时,玻璃纤维对于AC-25砾石沥青混合料的路用性能改善作用最佳,一定条件下可将玻璃纤维砾石沥青混合料应用于高速公路沥青路面下面层之中。     

不同种路用抗车辙剂应用性能分析

为了对比研究抗车辙剂工程应用性能,基于AC-20C、AC-16C基质沥青和改性沥青混合料,进行了沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度、低温弯曲破坏应变、车辙动稳定度试验。结果表明:2种抗车辙剂均可在不改变沥青混合料的最佳油石比的基础上,显著提高沥青混合料的马歇尔稳定度和动稳定度,改善混合料的低温抗裂性;对于普通沥青混合料AC-20C、AC-16C,两种抗车辙剂的适宜掺量在0. 3%～0. 4%之间,对于重载幅路面掺加高模量抗车辙剂时,两种抗车辙剂的适宜掺量范围可控制在0. 2%～0. 4%之间。     

盐分环境下纤维对沥青混合料水稳性的影响

基于AC-13C连续密级配,通过冻融劈裂试验,研究了不同浓度盐溶液下,0.1%~0.3%掺量情况时聚酯纤维与玄武岩短切纤维对沥青混合料水稳定性的影响情况。研究表明:纤维对沥青混合料的水稳定性具有改善作用,随着聚酯纤维与玄武岩短切纤维掺量的增加,不同盐度环境下沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度值先增大后降低,其中在掺量为0.2%时取得最大值。同等条件下,玄武岩短切纤维对沥青混合料水稳定性的改善优于聚酯纤维;随着盐浓度的增加,不同纤维掺量的沥青混合料冻融前后劈裂抗拉强度及强度比均出现下降,但是较之普通沥青混合料,掺加纤维的沥青混合料其抗水性较好。     

掺水泥泡沫沥青冷再生混合料路用性能研究

为优化泡沫沥青就地冷再生混合料级配,研究了水泥、机制砂和19～26.5 mm粗集料对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响。结果表明:与不掺水泥相比,掺1.5%的水泥,冷再生混合料的冻融强度比、动稳定度、弯拉强度分别提高19.0%,160.0%,18.0%。机制砂掺量为20.0%时,与不掺机制砂相比,冻融劈裂强度比、动稳定度、抗弯拉强度可分别提高10.0%,62.0%,13.0%;9.5~19 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%时,与不掺粗集料相比,动稳定度可至少提高96.0%。建议冷再生混合料中19～26.5 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%,机制砂掺量为20.0%,水泥掺量为1.5%。     

再生工艺对沥青混合料路用性能的影响

通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验对再生沥青混合料的路用性能进行研究,分析了在不同再生工艺条件下,浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度和弯曲破坏应变等性能指标。研究表明:适当提高旧料保温时间、保温温度、再生剂温度以及拌和时间可以显著改善废旧沥青混合料的再生恢复水平。     

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。     

木质素基聚氨酯改性沥青及混合料路用性能研究

为制备一种新型的改性沥青,以天然可再生的木质素部分替代常规石油基聚醚多元醇,在沥青基质中缓慢添加甲苯异氰酸酯(TDI)及其余试剂,剪切制备出5%～20%掺量的木质素基聚氨酯改性沥青,并结合沥青常规指标试验、动态剪切流变试验(DSR)、低温弯曲梁流变试验(BBR)对改性沥青的常规性能及高低温性能进行评价,并分析了相关沥青混合料的路用性能。结果表明:木质素基聚氨酯分散于基质沥青后,与沥青中的活性成分发生了物理化学反应,形成了性能稳定的空间网络状结构,可有效改善基质沥青的高低温性能;当采用木质素基聚氨酯(L-PU)改性沥青掺量20%时,沥青混合料的动稳定度、冻融劈裂强度比、残留稳定度、最大弯拉应变等指标得到显著改善,具有良好的路用性能。