纤维改善水泥乳化沥青混合料性能及结构层受力特性分析

基于水泥乳化沥青混合料强度和疲劳性能与其结构层受力特性不相适应的问题，提出采用纤维稳定剂改善水泥乳化沥青混合料的柔韧性；通过低温弯曲试验和弯曲疲劳试验评价玄武岩纤维对水泥乳化沥青混合料柔韧性能的影响及影响显著性，对比掺有玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维的水泥乳化沥青混合料力学强度与路用性能差异；并采用Bisar3.0软件分析了铺有水泥乳化沥青混合料、纤维水泥乳化沥青混合料的路面结构力学响应。结果表明：玄武岩纤维有效改善了AC-25型水泥乳化沥青混合料的柔韧性，基于性价比较优的考虑，推荐玄武岩纤维掺量为0.2%～0.3%、纤维长度为9 mm;玄武岩纤维对水泥乳化沥青混合料柔韧性、劈裂强度的改善效果劣于聚酯纤维，但掺有玄武岩纤维的混合料具有更高的抗压强度、抗压回弹模量、抗车辙性能和抗松散性能，整体性能更好；该混合料铺筑在高等级沥青路面下面层中，可有效降低沥青混合料层的拉应变和剪应力值，分别降低约16.0%和4.8%,路面发生疲劳开裂和车辙病害的概率减小。研究成果可为水泥乳化沥青混合料在路面结构中应用及病害控制提供参考依据。     

玄武岩纤维沥青混凝土路用性能研究

为降低路面的初期损害,确保路面的寿命,可在沥青混合料中掺加玄武岩纤维,基于AC-13C型级配,对混合料掺加不同掺量的玄武岩纤维,并采用马歇尔试验找出各个掺量下的最佳油石比,然后进行高温车辙和低温抗裂试验。结果表明,玄武岩纤维最佳掺量为0.3%,且可显著改善混合料的路用性能。     

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。     

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。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能试验研究

玄武岩纤维沥青混合料具有优良的技术性能,在道路工程领域备受关注。通过车辙试验、间接拉伸试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验分别评价不同纤维掺量玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性。试验结果表明:与普通AC-13沥青混合料相比,掺加玄武岩纤维的沥青混合料其高温性能、低温性能和水稳定性能均有所改善;当玄武岩纤维掺量为0.15%时,沥青混合料能获得最佳综合路用性能。     

石棉纤维热阻式沥青路面性能研究

为减缓高温地区沥青路面车辙病害,文中研究提出向沥青混合料中掺加石棉纤维的方法。对不同掺量,包括0.2%、0.3%、0.4%和0.5%掺量的石棉纤维沥青混合料和AC-13沥青混合料,进行热阻性能试验、车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和小梁弯曲试验,研究石棉纤维掺量对沥青混合料热阻性能、高温性能、水稳性能及低温性能的影响。结果表明:石棉纤维能有效改善沥青混合料的热阻性能,试件最大温差较AC-13混合料低4.3℃;同时,石棉提高了沥青混合料的动稳定度和低温抗变形能力,改善了沥青的高、低温性能。最后综合考虑对沥青混合料热阻性能及路用性能的影响,推荐采用石棉纤维的剂量为0.4%。     

重冰冻区低温-荷载耦合作用下玄武岩纤维沥青路面的抗裂性能

针对内蒙古重冰冻区沥青路面所处的严寒工作环境及路面病害,提出基于抗裂性能的路面结构控制指标。利用Ansys有限元软件建立新建玄武岩纤维沥青路面结构的计算模型和出现裂缝后的路面计算模型,通过室内试验确定玄武岩纤维沥青路面力学参数、热物性参数与其他参数,分别对其低温-荷载耦合作用下的抗裂性能指标进行计算分析,并对玄武岩纤维沥青混合料疲劳寿命进行测试,验证有限元模拟结果的正确性。研究表明:低温-荷载耦合作用下,易裂点位处新建玄武岩纤维沥青路面各项抗裂指标均有所提升;不同荷载位置对含裂缝玄武岩纤维沥青路面不同裂缝扩展时期的影响具有差异化;含裂缝玄武岩纤维沥青路面在低温-正载K_Ⅰ、低温-偏载K_Ⅰ和低温-偏载K_Ⅱ作用下易裂系数指标K_R都较小;在不同温度和应力水平下,玄武岩纤维沥青混合料疲劳寿命始终显著高于普通沥青混合料。     

高模量沥青路面车辙的数值分析

为研究高模量沥青混合料对沥青路面抗车辙能力的影响,分别采用PR外掺剂和50#硬质沥青制备高模量沥青混合料,应用于路面结构的中、下面层,再利用ABAQUS有限元程序进行了路面车辙的数值分析。结果表明,采用PR外掺剂和50#硬质沥青后,沥青混合料模量显著提高,蠕变应变显著降低;高模量沥青路面的路表车辙大幅减少,幅度达36.4%;沥青面层各层永久变形占总车辙的比例表现为上面层比例变化不大,中面层比例降低,下面层比例提高。高模量沥青混合料可以提高沥青路面的抗车辙能力,值得推广应用。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为评价玄武岩纤维的掺入对沥青混合料性能的改善效果,通过动态剪切试验、拉伸试验对未掺玄武岩纤维和掺6%沥青质量的玄武岩纤维的沥青胶浆的抗剪性能、延展性以及AC-13C沥青混合料和掺玄武岩纤维的沥青混合料的路用性能展开研究。结果表明,纤维的掺入可改善沥青胶浆的抗剪切能力和高温稳定性;纤维掺量为沥青混合料质量的0.4%时,沥青混合料的高温稳定性、低温抗开裂能力、水稳定性等路用性能最优。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能试验研究

对木质素纤维和玄武岩纤维的沥青胶浆以及沥青混合料的高温、低温性能进行试验,对比分析不同纤维的性能。采用动态剪切流变试验和锥入度试验评价纤维沥青胶浆的高温性能,延度试验评价低温性能;选取SMA-13沥青混合料,通过车辙试验研究两种纤维对沥青混合料高温稳定性的增强作用,劈裂试验评价低温抗裂性的改善效果。研究结果表明：玄武岩纤维沥青胶浆的高温性能优于木质素纤维沥青胶浆;玄武岩纤维沥青混合料动稳定度和劈裂强度均要较木质素纤维高,且当玄武岩纤维掺量为0.3%~0.4%时其改善效果最佳。研究结果可为纤维在沥青混合料中的应用提供参考。     

基于室内试验的玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

通过室内试验对掺加玄武岩纤维和不掺纤维的两组沥青混合料的力学特性、水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性等路用性能进行了对比分析,结果表明玄武岩纤维沥青混合料具有优良的路用性能。并从界面化学和复合材料理论角度简单分析了玄武岩纤维改善沥青混合料路用性能的作用机理。     

玄武岩纤维沥青胶浆的路用性能

为了研究玄武岩纤维对沥青混合料性能的影响,对不同玄武岩纤维掺量下的纤维沥青胶浆进行锥入度、软化点、延度、弹性恢复和表观粘度试验,考察玄武岩纤维掺量及温度对纤维沥青胶浆性能的影响,同时分析纤维沥青胶浆的作用机理.试验结果表明,玄武岩纤维的加入可增加沥青混合料中结构沥青的比例,提高集料表面沥青膜的厚度,改善沥青胶浆的高、低温性能及疲劳性能,从而增强路面的耐久性.玄武岩纤维的加入降低了纤维沥青胶浆的锥入度,提高了纤维沥青胶浆的软化点、弹性恢复和表观粘度.由不同玄武岩纤维掺量下沥青胶浆的延度试验和表观粘度试验可知,过量加入纤维会影响混合料的应变性能和工作性.     

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。     

玄武岩纤维对Sup-20沥青混合料性能影响研究

为系统分析玄武岩纤维掺量、长度参数对Sup-20沥青混合料性能影响,采用Superpave旋转压实方法对玄武岩纤维沥青混合料进行配合比设计,再通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验等对不同玄武岩纤维掺量和长度组合的Sup-20沥青混合料路用性能进行比较分析,最后对路用性能指标进行灵敏度分析。结果表明:适当的玄武岩纤维掺量或长度可充分发挥纤维在混合料中的作用,使Sup-20沥青混合料各项路用性能尤其是疲劳寿命达到最佳;通过灵敏度分析可知Sup-20沥青混合料高温稳定性和抗疲劳性受长度和掺量波动影响幅度较大,且玄武岩纤维长度参数对Sup-20沥青混合料影响程度略大于掺量。     

基于三维黏弹有限元法的沥青路面结构力学响应分析

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究。采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于实测参数的典型半刚性基层沥青路面三维黏弹有限元仿真模型,分析路面结构在不同加载位置下的力学响应,并与加速加载实测结果对比,验证模型的可行性;同时,对路面结构内部的力学响应规律进行分析。结果表明:所建立的仿真模型能较合理地模拟路面结构内部力学响应;沥青混合料黏弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点。对于沥青层,中面层和下面层上部剪应力和剪应变较大,为车辙发生的薄弱部位;对于沥青层底、水泥稳定碎石层底,控制疲劳开裂的力学响应为水平纵向拉应力和拉应变。     

玄武岩纤维增强沥青混合料性能试验研究

为研究玄武岩纤维对沥青混合料性能的增强作用,结合湖南省张家界至花垣高速公路工程,对玄武岩纤维沥青胶浆进行动态剪切流变试验和锥入度试验评价其高温性能,采用车辙试验研究纤维对沥青混合料高温稳定性的增强作用;利用浸水马歇尔试验评价纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果.研究结果表明：玄武岩纤维胶浆抗车辙因子显著提高,抗剪切能力明显增强;玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度和残留稳定度均得到提高,且在纤维掺量一定范围内,增长率比较快,掺量达到某一临界值时,增长率开始下降;AC-30C沥青混合料玄武岩纤维最佳掺量为0.3％.研究成果可为玄武岩纤维在道路工程中的应用提供参考.     

以SUPERPAVE方法设计再生沥青路面的研究

再生沥青路面在实践中已经得到了较为广泛的应用，而用SUPERPAVE方法来设计再生沥青路面却是一种新的尝试。通过测定不同旧料掺量的再生沥青混合料的基本物理性质和高温、低温、疲劳、水稳等路用性能，研究再生沥青混合料最佳用油量的确定方法和旧料掺量对再生沥青混合料路用性能的影响，为再生沥青路面的修建提供指导。     

玄武岩纤维沥青混合料的路用性能及抗裂性能

为研究玄武岩纤维对沥青混合料路用性能和断裂性能的影响,基于马歇尔试验确定了不同玄武岩纤维掺量下的最佳油石比,并基于此分析纤维掺量对路用性能、老化性能、抗断裂性能的影响规律及其改善效果。结果表明：（1）玄武岩纤维掺量将影响最佳沥青用量,需同时考虑纤维掺量以确定最佳油石比;（2）纤维质量掺量为0.1%时,具有最佳的改善效果,最大可将高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能分别提升31.5%~38.4%、24.4%~37.3%、1.2%~5.5%。纤维对老化沥青混合料的高温稳定性的改善程度最佳,尤其是动稳定度,改善程度是其他性能的1.28~15.0倍;其次是低温抗裂性;水稳定性的改善效果最弱。纤维可通过增加沥青混合料的延性,以提高峰值荷载对应的裂纹张开位移,且玄武岩纤维在中温情况下对沥青混合料的抗断裂性能改善效果要高于低温条件,最大可提升21.64%的断裂韧性。     

既有沥青路面中面层高温性能发展规律试验分析

为了研究既有沥青路面中面层高温性能发展规律,文中建立了路面分层结构高温性能试验方法并提出了高温性能分级标准,针对车辙变形提出了分层结构变形率指标,选取典型半刚性基层沥青路面开展了现场取芯、变形率测量及高温性能试验研究。结果表明,分层高温性能试验方法能够有效评价既有路面分层结构的高温性能。中面层高温性能呈先增强后衰减的发展规律,且当现场车辙深度超过15mm时,其高温性能开始发生衰减,对应的中面层变形率分别为普通沥青混合料约11%、改性沥青混合料约6%。研究结论可以为既有路面高温性能评价提供支撑,为中面层养护时机和方案的确定提供依据。     

硫磺改性沥青路面的力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件对半刚性基层硫磺改性沥青路面进行力学响应计算,将计算结果与SBS改性与基质沥青路面进行对比,结果表明:硫磺改性沥青路面层底弯拉应力显著大于SBS沥青及基质沥青路面,弯沉值小于SBS沥青及基质沥青路面;随着硫磺改性剂掺量增加,路面层底弯拉应力逐渐增大,弯沉值逐渐减小;并且随着沥青面层厚度的增加,面层底部主拉应力减小,弯沉值呈减小趋势。