不同马歇尔击实方法乳化沥青冷再生混合料细微观结构性能研究

基于X-ray CT和数字图像处理技术研究了五种击实方法下乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和细微观空隙分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15法"空级配中大孔百分比明显减小,同时小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25法"成型马歇尔试件。     

基于X-rayCT乳化沥青冷再生混合料马歇尔击实方法研究

采用工业CT无损检测技术(X-ray CT)和数字图像处理技术研究"30+45"、"40+35"、"50+25"、"60+15"、"75+0"等5种马歇尔击实方法下,乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和空隙特征分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15"法空级配中大孔百分比明显减小,而小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25"法成型马歇尔试件。     

乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能评价及技术要求

针对我国现有规范关于乳化沥青冷再生混合料初期强度评价的空白,选取磨耗试验作为评价方法,用对比试验确定了试验的关键参数,包括成型方式、养生温度、养生相对湿度以及养生时间;分析了不同乳化剂种类、乳化剂剂量、乳化沥青用量、水泥剂量和矿料级配对乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的影响,据此提出相应的技术要求;利用方差分析法,分析了不同影响因素的显著性。结果表明:提出的磨耗试验简单、可靠,可用于评价乳化沥青冷再生混合料的初期抗磨耗性能;马歇尔击实法或旋转压实法均可作为磨耗试验试件成型方式,推荐采用大型马歇尔击实法(双面各击实75次)作为标准成型方式;养生条件对乳化沥青冷再生混合料磨耗损失影响较大,随温度的升高或养生时间的延长,磨耗损失均逐渐减小,随相对湿度的增加,磨耗损失逐渐增大;结合我国国情,拟定磨耗试验试件标准养生温度为25℃,养生相对湿度为70%,养生时间为4 h。以磨耗损失不大于3.5%为控制指标,可作为优化乳化沥青冷再生混合料配合比设计的依据;影响乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的各因素依次为水泥剂量乳化剂种类矿料级配乳化沥青用量乳化剂剂量,水泥剂量、乳化剂种类和矿料级配对冷再生混合料初期强度影响显著。     

基于空隙率的水泥乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法研究

通过研究JTG F41-2008《公路沥青路面再生技术规范》中提出的乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法,针对其提出的二次击实的试件成型方法对于水泥乳化沥青冷再生混合料的不适用性,认为试件二次击实时间和击实次数的确定应基于混合料的空隙率。该文通过大量的室内试验,通过变换二次击实时间、击实次数和养生温度,应用混合料的空隙率,同时兼顾劈裂强度综合评价修正后的再生混合料的性能,采用L9(34)正交表在3因素3水平下进行正交试验设计。最后,依据试验结果给出修正后合理的试件二次击实时间、击实次数和混合料的空隙率。     

乳化沥青冷再生混合料最佳拌和用水量确定方法

基于旋转压实成型方法,研究拌和用水量对乳化沥青冷再生混合料密实度、强度等指标的影响,并与土工重型击实法确定的拌和用水量对比。结果表明,旋转压实法成型试件的密实度比重型击实法试件大,最佳拌和用水量比重型击实法确定的小;冷再生混合料的密度及干、湿劈裂强度随拌和用水量的增多先增大后减小;推荐采用兼顾乳化沥青冷再生混合料最优和易性与最大干密度的方法确定最佳用水量。     

含有钢渣的水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的性能

为了研究含有钢渣的改性乳化沥青混合料的性能,以水性环氧树脂为改性剂,采用先乳化后改性的方法制备了多种改性乳化沥青。利用马歇尔方法设计了含有钢渣(全部替代细集料)的AC-16型改性乳化沥青混合料。通过土工击实试验和试拌法,以混合料的工作和易性和拌和状态为控制目标,逐步优选出改性乳化沥青类型及外掺水用量。利用失水率和马歇尔稳定度确定了混合料的最佳击实时间、养生方式及最佳水性环氧树脂掺量,对含/不含钢渣的普通/改性乳化沥青混合料的路用性能进行了全面评价。试验结果表明:为了保证含有钢渣的改性乳化沥青混合料具有良好的拌和工作状态,需选用与水性环氧树脂配伍性好的阴离子乳化剂,且将改性乳化沥青的酸碱性调节为碱性;通过采用两次击实、常温养生、加入一定剂量水泥、提高水性环氧树脂掺量的方法,使水性环氧树脂改性乳化沥青混合料具有良好的早期强度和优异的力学性能;与含/不含钢渣的普通乳化沥青混合料及不含钢渣的水性环氧树脂改性乳化沥青混合料性能相比,含有钢渣的水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的综合性能最为优异,且达到了热拌沥青混合料的性能要求。     

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。     

不同成型工艺对水泥乳化沥青性能影响研究

为扩大水泥乳化沥青的使用,结合马歇尔击实试验,考虑混合料拌料顺序和击实次数2个工艺参数,对乳化沥青的成型工艺进行研究。最终确定水泥乳化沥青合理制备工艺为:将乳化沥青与粗、细集料先拌和均匀,再与水泥和矿粉进行拌和,采用双面击实50次,待延迟到水泥初凝时再双面击实25次,最后成型混合料试件。试验路段性能结果表明,按照该成型工艺施作路段的高温性能和抗水损害性能表现良好,路面压实度也满足规范要求。     

常温拌和型乳化沥青混合料室内成型及养生方法试验研究

常温拌和型乳化沥青混合料是一种能在常温下拌和与施工的混合料。文中通过室内马歇尔试验,分析常温拌和型SBR改性乳化沥青混合料空隙率及稳定度在不同成型方式和养生条件下的变化特性。结果表明,采用二次成型方式,第一次击实后烘箱养生温度90℃、养生时间4 d,第二次击实后室温养生1 d,常温拌和型SBR乳化沥青混合料的空隙率和稳定度最优,达到热拌沥青混合料的技术要求。     

高固含量乳化型中温沥青混合料配合比设计技术研究

为解决沥青混凝土路面低温季节施工难题,适应节能、环保的要求,分析乳化型中温沥青的作用机理,确定中温沥青混合料强度的形成机理,提出高固含量乳化型中温沥青技术要求,设计出中温沥青混合料的合成级配。通过制备不同温度、不同击实工艺的马歇尔试件,确定最佳击实温度和室内击实工艺;采用中温沥青混合料油石比计算公式,得到中温沥青混合料初试油石比,运用马歇尔试验方法最终确定最佳油石比。针对中温沥青混合料的水稳性、高温稳定性、低温抗裂性以及渗水性能进行了试验验证,达到了热拌沥青混凝土路面的技术要求。