基于发泡机种类的泡沫沥青及其混合料性能研究

针对3种常见的发泡机(Wirtgen发泡机、InstroTek发泡机和PTI发泡机),借助非接触式试验装置,采用ERmax、PI和SAI指标评价不同发泡机对沥青发泡性能的影响,在此基础上研究了温拌泡沫沥青混合料的和易性、覆盖性和力学性能。试验结果表明:Wirtgen发泡机制备的泡沫沥青膨胀率最大,泡沫稳定性最好,其次为InstroTek发泡机和PTI发泡机;借助最大剪应力和CI值,建议Wirtgen、InstroTek和PTI发泡剂制备泡沫沥青的最佳用水量为2.0%、2.0%和5.0%;与热拌沥青混合料相比,不同种类发泡机制备的泡沫沥青混合料回弹模量相当,但水稳定性不足,抗车辙能力降低,尤其是PTI发泡机制备的泡沫沥青混合料抗车辙能力最差。     

提高泡沫沥青冷再生材料性能的方法研究

对泡沫沥青混合料的强度影响因素进行了分析,研究发泡效果、填料种类、温度及养生时间对泡沫沥青的强度的影响。试验结果表明,通过提高泡沫沥青的膨胀率、选取合理的填料种类、提高拌合时集料温度、适当增加养生时间是提高泡沫沥青混合料强度的行之有效的方法。     

泡沫沥青冷再生工艺技术研究

以天津外高速公路先导段先期开工为依托,对泡沫沥青冷再生工艺技术进行了系统的研究,并通过实体工程检验泡沫沥青冷再生工艺配比设计、施工工艺、质量过程控制与检验。研究表明,泡沫沥青膨胀率和半衰期是对立的统一,膨胀率高,随拌着半衰期低;而半衰期高,则随拌着膨胀率低。轻质油分多的软沥青则更容易发泡,依托项目泡沫沥青采用90号较软沥青。在泡沫沥青混合料的配合比设计中,需要对用水量和最佳的泡沫沥青用量进行优化。泡沫沥青的掺加入量较少,通常最佳沥青用量在3%,过多的沥青会导致细料结团而降低泡沫沥清混合料的强度。集料之间的润滑不是靠沥青,主要靠添加水分来实现,因而混合料摊铺、碾压过程的和易性较差,要求更大的压实功。     

聚酯还原型泡沫沥青的发泡效果研究

为进一步实现增加泡沫沥青冷再生技术中旧沥青混凝土回收料的利用比例,在泡沫沥青再生技术加入还原剂是一种新兴技术。结合上海市青浦区的实体工程,根据原有老化状况判定需要掺入聚酯还原剂的情况下,对新型泡沫沥青基于现有发泡理论,探究沥青温度和用水量对加入聚酯还原剂的沥青发泡的影响,进而重点研究膨胀率和半衰期随之变化的规律。研究表明,聚酯还原型泡沫沥青的膨胀率、半衰期和发泡指数可以有效的评价沥青发泡效果,它的发泡量较普通泡沫沥青更大,但泡沫平均直径略小。与普通泡沫沥青相似,膨胀率和半衰期随用水量呈相反的趋势,用水量和沥青温度对发泡效果有显著影响;同一温度条件下,随着用水量的增加,膨胀率提高,半衰期降低;用水量相同的情况下,温度越高膨胀率越大,但温度达到160℃时,膨胀率并不随着沥青温度的升高而增大,不同温度的沥青都对应不同的最佳发泡用水量。最终给出了聚酯还原型泡沫沥青的最佳发泡条件为沥青温度130℃、用水量为3.9%时,其泡沫沥青的膨胀率为20.5、半衰期为20.5 s。     

泡沫沥青冷再生混合料MMLS3试验轮辙曲线特征及影响机理

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS3加速加载试验，研究泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能，探讨泡沫沥青冷再生混合料的车辙变深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征，给出泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势，并对不同加载次数下轮迹处MMLS3试件进行X-ray无损扫描，分析不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率分布特征及粗集料运动规律，揭示泡沫沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律。研究结果表明：对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件，轮迹处车辙沿横断面分布呈U形；掺加1%~2.5%水泥后，泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形，可采用车辙深度R_DD=AN^B预估不同加载次数N下的车辙深度发展规律；MMLS3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段，即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段；重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形和集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移，粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。     

低密度泡沫混凝土发泡剂的研究

为研制出高质量泡沫以保证低密度泡沫混凝土的优良性能,通过理论研究确定发泡剂种类,以发泡剂的发泡倍数和泡沫稳定性试验确定发泡剂的最佳用量,研究结果表明,动物蛋白发泡剂最适宜400kg／m3以下的低密度泡沫混凝土;发泡剂溶液的浓度在2．5%时发泡倍数最高,稳定性最好。     

泡沫温拌沥青混合料不同施工阶段发泡水含量变化规律研究

发泡水的存在是泡沫温拌沥青与原样沥青的主要差异,但其在泡沫温拌混合料的拌和、运输、摊铺、碾压过程中的存在形态与数量目前研究较少。该文通过室内试验模拟了水分在泡沫温拌沥青混合料拌和、运输、摊铺和压实阶段的存在状态,并运用微观观测手段对水分的存在形态和数量进行了测定,分析了泡沫沥青中的水分在各个施工阶段的相态变化和散失情况。研究表明:随着各个工序的进行,泡沫温拌混合料内水分逐渐减少,碾压结束后泡沫温拌混合料内的水分由发泡时沥青质量的3%降至0.2%,残留量极少。     

泡沫温拌沥青混合料的体积性能

以密级配沥青混合料AC-20为例,采用马歇尔试验方法,研究泡沫温拌沥青混合料在不同拌和、击实温度和沥青含量条件下的的体积性能.试验共制作100个马歇尔试件和40组最大理论密度测定试样.研究结果表明,在相同温度条件下,随着沥青含量的增加,泡沫温拌沥青混合料的毛体积密度、饱和度和流值增大,空隙率减小,稳定度出现一定的峰值,矿料间歇率变化发生一定的变异;在相同沥青用量条件下,随拌和及压实温度的升高,泡沫温拌沥青混合料的毛体积密度、沥青饱和度、稳定度增大,空隙率、矿料间歇率和流值则减小.同时,试验还研究了泡沫温拌沥青混合料适宜的拌和及击实温度和相应的最佳泡沫沥青用量.     

再生剂预拌增强型泡沫沥青冷再生混合料性能研究

在泡沫沥青冷再生混合料拌和阶段掺加（0.4%～1.2%）再生剂,将再生剂与RAP进行预拌,制备再生剂预拌增强型泡沫沥青冷再生混合料,以恢复RAP中老化沥青的黏结强度、增强泡沫沥青冷再生混合料的力学性能;基于室内试验与数据分析,研究再生剂对泡沫沥青冷再生混合料力学性能的影响规律。结果表明：掺加再生剂能恢复RAP中老化沥青的黏结强度,改善泡沫沥青冷再生混合料的力学性能。推荐再生剂预拌增强型泡沫沥青冷再生混合料的最佳再生剂掺量为0.8%～1.0%。     

泡沫沥青再生基层力学性能的试验研究

该文分析了泡沫沥青的形成原理,研究泡沫沥青不同掺配比例对再生料的级配影响,利用马歇尔击实确定了沥青最佳的泡沫沥青用量,利用密度相同的方式确定了振动压实仪的参数;研究了在最佳含油量条件下再生基层的力学性能,为泡沫沥青冷再生基层技术的研究提供参考。     

基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

钢渣导电沥青混凝土电学性能研究

利用钢渣矿料制备出Superpave12．5型钢渣导电沥青混凝土,研究了钢渣集料、石墨粉、碳纤维等材料对降低电阻率的贡献,进行了室内升温和室外融雪试验。研究结果表明：钢渣能作为集料制备出体积性能合格的沥青混凝土,钢渣导电集料大大提高了沥青混凝土的导电能力;石墨降低电阻率的能力要明显强于碳纤维;导电沥青混凝土温升随时间呈二次抛物线规律变化。室外融雪试验融雪效率为32％。     

硅藻土改性沥青相容性研究

基于对改性沥青分离机理的理论分析,采用热存储稳定性离析试验和扫描电镜观测的方法,对不同掺量以及不同种类硅藻土改性沥青进行了相容性测试.通过对硅藻土改件沥青的相容性研究,证明硅藻土改性剂数量和微观结构上的差别造成了对沥青吸附的差别,表现为相容性的小同,并得出离析随时间变化的规律.     

基于表面自由能的泡沫温拌沥青抗水损坏性能评价方法

沥青与集料间的黏附性不足是沥青混凝土路面水损坏的主要原因。通过室内发泡试验,探讨了泡沫沥青水分挥发规律,借助于视频光学接触角测量仪,采用淌滴法间接测量样品沥青在不同发泡阶段与两种不同岩性集料的表面自由能,提出以黏附功(Wadhesion,ij)与剥离功(Wwetadhesion,ijw)的比值ER作为泡沫温拌沥青混合料抗水损坏性能的定量评价指标,可为沥青黏附性评价提供方法借鉴。结果表明,沥青经过发泡处理后一定程度上提高了其抵抗水损害性能。     

微胶囊沥青混合料的裂缝自愈与路用性能研究

微胶囊沥青混合料具有一定的裂缝自愈能力,可延长沥青路面使用寿命,其研究已逐步引起重视。采用高压渗水试验评价微胶囊沥青混合料的自愈性能,研究微胶囊掺量、混合料属性(公称最大粒径、空隙率、沥青种类和用量)与使用环境(温度、时间及水分)对自愈性能的影响规律,考察微胶囊掺量对混合料路用性能的影响。结果表明,沥青混合料自愈性能随微胶囊掺量的增加先提高后降低,最佳微胶囊掺量为6%;随着公称最大粒径与空隙率的增加,混合料自愈性能逐渐变差;基质沥青混合料的自愈性能优于改性沥青,且油石比越大自愈性能越好。在一定范围内温度越高、自愈性能越好,自愈性能随愈合时间的延长呈非线性增长,水分对沥青混合料自愈有着不利的影响。随着微胶囊的增加,混合料中的矿料摩阻力与矿料/沥青黏附性降低,导致沥青混合料的高温稳定性与水稳定性有所降低;掺入微胶囊后,沥青混合料的裂缝自愈能力得到增强,因此反映抗裂性能的低温弯曲破坏应变得到一定程度的改善。综合混合料自愈性能与路用性能随微胶囊掺量的变化规律,推荐微胶囊掺量为4%～6%。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性及其长寿命冷再生沥青路面结构优化

为了研究新旧沥青长期融合作用下泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳耐久性,采用4点弯曲疲劳试验,对80%、100%的RAP泡沫沥青冷再生混合料进行了低应变水平下的疲劳试验,分析RAP、再生剂、模拟服役时间对泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的影响规律,拟合回归了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程,确定了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变,进而优化了长寿命泡沫冷再生沥青路面结构。结果表明:添加再生剂对泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能和抗疲劳性能有显著增强作用;增大荷载应变水平显著降低了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命对应变水平变化极为敏感,增大RAP掺量或添加再生剂均能改善冷再生混合料的抗疲劳性能;室内放置期间,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命同样存在增长过程;将泡沫沥青冷再生混合料中的RAP仅作为黑色集料,低估了泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。推荐泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变为100με。在此应变水平下,泡沫沥青冷再生路面满足长寿命沥青路面抗疲劳性能要求。     

沥青发泡特性及其影响因素研究

通过基于高速数字图像采集技术的室内发泡试验对3种70#基质沥青的发泡特性进行了评价,采用统计学方法分析了沥青种类、沥青温度和发泡用水量等因素对沥青发泡效果的影响,并建立了沥青发泡特性与其基本技术指标的相关关系。研究发现:不同种类70#沥青的发泡特性存在差异性,韩国双龙70#沥青表现出最优的发泡效果;发泡用水量对沥青的发泡特性有显著性影响,随着发泡用水量的增加,泡沫沥青的膨胀率逐渐增大,半衰期逐渐减小;在不同的发泡用水量条件下,沥青温度对其发泡效果的影响规律并不一致;韩国双龙70#沥青的最优发泡条件为沥青温度170℃和发泡用水量2. 0%; 60℃动力粘度与沥青发泡特性之间存在较好的相关性。     

湿度对SBS改性沥青老化的影响

为了探究湿度对SBS改性沥青路面在长期使用过程中的影响,该文在不同湿度条件下对3种沥青试样进行了长期老化模拟试验,并分析了老化后沥青的软化点、黏度、车辙因子以及相位角的变化规律。研究结果表明:水分加速了基质沥青的老化,且空气中湿度越大,基质沥青老化程度越深;SBS改性沥青的老化指数随着湿度的增加先增大后减小,当空气中水分分压小于25kPa时,基质沥青组分的老化是SBS改性沥青老化的主要贡献来源;SBS改性沥青的红外光谱分析结果表明,水分致使沥青中羰基和亚砜基含量增加,并促进了SBS中丁二烯段C=C双键的断裂。     

含智能感知器件的沥青路面材料力学特性PFC数值分析

埋入式智能感知器件势必会与路面沥青混凝土材料产生交互影响，为研究器件布设深度、数目、形状以及分散情况对沥青路面材料力学特性及破坏形式产生的影响，利用PFC^2D数值模拟软件，从细观角度出发，采用离散元数值模拟的方法建立了在单轴压缩模拟试验条件下沥青试样埋入智能感知器件后的离散元模型，通过模拟沥青混凝土试样在不同影响条件的破坏模式，分析了不同路面埋设深度、器件数目、器件形状和分散状态对含智能感知器件沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式的影响规律。研究结果表明：内含智能感知器件的沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式受器件数目影响较大，且试验过程中产生的应力集中现象多发生于感知器件边缘与沥青混合料接壤处；器件单元的形状外轮廓会对试样裂缝的开展产生引导作用，矩形感知器件影响下的沥青混凝土试样，其破坏裂缝多呈“V”字形开展，而梯形的智能感知器件在相同的试验条件下容易诱发试样内部产生沿梯形侧边45°的斜裂缝。在各种因素影响条件下，含智能感知器件的沥青混凝土试样以3个器件在试样中呈对角分布状态时的强度最低，稳定性最差，此种分散情况会造成试样最大化程度的破坏。     

再生添加料对沥青路面泡沫沥青混合料性能影响

基于再生沥青路面,通过对沥青种类及用量、养生条件、拌和用水量、水泥用量等影响因素的分析,研究了其在干燥条件下对泡沫沥青混合料抗拉强度的影响。结果表明,在泡沫沥青用量相同时,西安-渭南高速公路(A1)再生混合料抗拉强度和残留抗拉强度比(TSR)均要比西安-宝鸡高速公路(A2)优,抗拉强度最大可提高21. 53%。沥青用量对冷再生混合料性能的影响显著。随着泡沫沥青用量的增加,A1和A2两种沥青混合料抗拉强度先增大后减小,其残留抗拉强度比也逐渐增大然后再减小。在A1和A2沥青混合料拌和用水量分别为62%～82%、72%～82%时,再生混合料具有较高的强度。泡沫沥青冷再生混合料随着养生时间的延长,其TSR逐渐减小,抗拉强度逐渐增大。在进行3 d的养生后,试件强度则趋于稳定,抗拉强度和TSR值随养生时间的延长具有不明显的变化。A1和A2沥青混合料的抗拉强度随着水泥用量的增加均具有显著增大,但TSR先增大后减小。