基于低标号沥青颗粒掺配技术的耐久性高模量沥青混合料应用研究

采用高模量沥青混合料是解决沥青路面车辙病害的有效途径之一,而通过优选沥青胶结料、调整混合料级配和掺加外掺剂等技术均可以实现沥青混合料的高模量。依托实体工程,采用低标号沥青颗粒与70号道路沥青复配技术来改善沥青胶结料,并借鉴法国高模量沥青混合料设计思路进行高模量沥青混合料设计研究。研究表明,该混合料满足高模量沥青混合料技术要求并具有优良的路用性能。     

高模量沥青混合料配合比设计及路用性能

针对湿热地区高温稳定性不足、易出现车辙病害的现状,提出了一种通过添加外掺剂改性的方法以提高沥青混合料的高温性能,在机理分析、级配优化的基础上,通过调整传统的室内拌合工艺,开展了路用性能验证分析。结果表明:高模量改性剂对沥青胶结料的改性机理在于通过增强沥青胶结料的抗变形能力和弹性性质,以提升沥青胶结料的高温抗车辙性能;采用高模量外掺剂改性后,沥青混合料的高温性能较大提升,超过规范要求水平,且水稳定性能及低温性能也在较优水平。     

高模量沥青胶结料评价指标的研究

对4种高模量改性剂制备的高模量沥青胶结料进行常规性能和PG性能试验。结果表明:高模量沥青胶结料的高温性能优于SBS改性沥青和70号沥青,低温性能不如SBS改性沥青,与70号沥青相当。在总结国内外高模量沥青胶结料评价体系的基础上,提出高模量沥青胶结料评价指标的建议值:25℃针入度为20~50(0.1 mm),软化点大于70℃,满足PG76—16性能分级要求,且60℃条件下原样沥青的G大于10000Pa。     

高模量改性沥青胶结料和混合料的高温性能研究

采用70~#沥青外掺质量分数9.0%的RK300高模量剂自制高模量改性沥青(RK300-HMMA),以70~#沥青和SBS改性沥青作为参照对象,采用动态剪切流变仪对自制的RK300-HMMA高温流变特性开展对比研究,并通过混合料的高温稳定性试验对胶结料的高温流变试验评价结果进行验证分析。研究结果表明,原样RK300-HMMA比70~#沥青的等车辙因子临界温度(T_C)增加42.2℃,高温PG分级提高六个等级,掺加质量分数9.0%的RK300高模量剂能够显著改善70~#沥青的高温性能。RK300-HMMA的温度敏感性与SBS改性沥青基本相当,综合高温性能优于SBS改性沥青,但其高温弹性变形能力仍不如SBS改性沥青。动稳定度DS和单轴贯入强度■试验结果表明,RK300高模量改性沥青混合料高温条件下的抗车辙变形能力最强。胶结料的车辙因子G~*/sinδ、等车辙因子临界温度T_C、不可恢复蠕变柔量J_(nr)与剪切应变S和混合料的DS、■在评价高模量改性沥青的高温性能结果上具有一致性。     

高模量沥青混合料低温性能的试验研究

采用低温弯曲试验和冻断试验评价了掺加“路宝”外掺剂的高模量沥青混合料的低温性能,分析了级配和沥青用量及外掺剂成分对“路宝”高模量沥青混合料低温性能的影响.     

抗车辙沥青混合料高温性能研究

通过试验研究表明,优化沥青混合料的级配,采用粘度更大、强度更高胶结料和添加外掺剂均能有效的提高沥青混合料的高温性能。因此,在本课题研究中,分别从级配、胶结料和外掺剂三个方面对比研究各项抗车辙措施的混合料性能。     

掺加Sasobit的沥青胶结料性能试验与分析

在进行4种沥青胶结料基本性能试验基础上,确定了Sasobit外掺剂的最佳掺量为3%.运用3大指标、PG分级、表观粘度试验对比研究了几种沥青胶结料的性能指标,并铺筑试验路段证明室内研究成果的可靠性.结果表明,沥青胶结料加入3%Sasobit后,高温抗变形能力增强,低温性能基本不变;沥青胶结料的枯温曲线存在一分界温度,大于此温度粘度降低,反之升高.     

彩色排水性沥青混合料室内试验研究

为提高彩色排水性沥青混合料在机动车道上的应用效果,室内研究了高SBS掺比、高芳烃CA含量橡胶油、掺入有机降黏剂的彩色胶结料性能指标,通过配合比设计,制备彩色OGFC-13沥青混合料,并对混合料进行路用性能试验。结果表明,上述彩色胶结料具有满足规范规定的软化点、135℃运动黏度等技术指标,利用其制备的彩色OGFC-13沥青混合料也具有符合规范规定的技术指标。该结果可用于指导彩色排水性沥青混合料的制备和生产。     

高模量沥青混凝土力学性能试验研究

从高模量沥青混凝土材料组成设计入手,通过沥青混凝土力学性能试验,分析低标号沥青、外掺剂用量对高模量沥青混凝土力学性能的影响规律。试验研究结果显示:低标号沥青可提高沥青混凝土的力学强度;沥青混凝土的回弹模量、劈裂强度和动态抗压模量随外掺剂用量的增加呈增加趋势,当外掺剂用量增加至混合料用量的0.7 %时,沥青混凝土的回弹模量增加幅度平均可达到50 %左右;添加外掺剂的沥青混凝土,其累积变形在一定程度上有所降低。     

裂解剂掺量的变化对橡胶改性沥青性能的影响研究

为研究在橡胶沥青中采用不同掺量裂解剂制备裂解橡胶改性沥青,通过在不同的反应温度、反应持续时间条件下,测试裂解橡胶沥青胶结料的针入度、软化点、延度及135℃黏度性能指标。对试验结果进一步分析得出不同裂解剂掺量条件下的沥青胶结料混溶体系的反应状态,从而为后续工程中橡胶沥青混合料的应用提供技术支撑。     

基于分级评价体系的高模量沥青技术指标研究

为研究沥青胶结料高温性能是否满足高模量沥青技术要求,选择六种常用沥青胶结料,分别采用针入度、黏度、SHRP和沥青胶浆DSR试验,分级评价沥青高温性能。试验结果表明:橡胶沥青,复合改性湖沥青和岩沥青满足高模量沥青的技术要求。单一改性沥青湖沥青、岩沥青和硬沥青的黏度和累积变形不符合要求,其性能相对较差。针对高模量混合料设计时,对普通胶结料性能,必须考虑添加剂改善混合料的高温性能。     

水-温相互作用下高模量沥青混合料路用性能研究

为减少沥青路面病害的形成,延长其使用年限及服务水平,引入高模量沥青混合料理念,从矿料级配、含水率、试验温度、养生周期、高模量剂种类及掺量等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损害性能等进行研究。结果表明,矿料级配相同时,高模量剂种类及掺量对混合料油石比的影响较小;相同条件下,AC-20C沥青混合料的高温性能较好,AC-13C沥青混合料的低温及水稳定性能较好;RA高模量剂对2种混合料高温及水稳定性能的改善效果最优,PR.M高模量剂对2种混合料低温性能的改善效果最优。     

高模量沥青混合料路用性能的试验研究

通过对掺加"路宝"外掺剂的高模量沥青混合料、SBS改性沥青混合料、辽河AH-90号沥青混合料的高温抗车辙能力、低温抗歼裂能力及水稳定性、疲劳特性的性能对比试验.评价分析了"路宝"高模量沥青混合料的路用性能.     

高模量沥青混合料水稳定性能研究

结合广东地区夏季极端降雨多发的情况,提出建立室内外模拟实验的方法来研究外掺剂高模量沥青混合料的水稳定性能.通过马歇尔试验和静态模量、劈裂试验得到外掺剂的最佳剂量为0.6％.对最佳掺量的AC-13C和AC-20级配混合料和未掺加外掺剂的AC-13C和AC-20级配混合料进行对比试验；试验结果表明:室内模拟试验下高模量混合料的水稳定性能提高了13％左右；室外长期水损害试验,AC-13C和AC-20高模量混合料的水稳定性能分别提高了25％和43％.此外,试验也表明,真空循环饱水条件下的煮沸冻融试验和夏季高温水浴试验能较好地反映荷载作用和夏季高温多雨对沥青混凝土路面水稳定性的影响.     

高模量沥青混合料力学性能试验研究

为了研究高模量剂掺量对沥青混合料力学性能的影响,通过劈裂强度、静态回弹模量和动态模量等试验,分析了高模量剂在不同掺量、不同温度条件下对沥青混合料劈裂强度、抗压强度、静态回弹模量、动态模量和相位角等指标的影响。结果表明:高模量剂的加入能明显提高劈裂强度,但其掺量不宜超过0.6%;随着高模量剂掺量的增大,抗压强度和静态回弹模量逐渐增大,当掺量由0%增至0.7%时,抗压强度和静态回弹模量分别提高30.8%和49.4%;高模量剂掺量对动态模量的影响小于静态回弹模量;高模量剂的加入对相位角的影响很小,表明高模量剂对沥青混合料的黏弹特性影响较小。     

沥青组分特征对再生沥青胶结料和混合料抗疲劳性能的影响研究

目前，旧沥青路面回收料(RAP,Reclaimed Asphalt Pavement)因其潜在的环境和经济效益而被广泛应用于沥青路面建设中。为研究沥青组分特征对高RAP掺量的再生沥青胶结料和混合料的抗疲劳性能的影响，设计不同掺量的RAP料和合适掺量的再生剂分别制备了再生沥青胶结料和混合料。首先，采用溶剂洗脱法分离出再生沥青胶结料的4组分，并计算出胶体不稳定性指数和沥青质指数表征其组分特征。其次，采用线性振幅扫描试验和4点弯曲疲劳试验分别评价再生沥青胶结料和混合料的抗疲劳性能。最后，基于上述试验结果，采用统计学方法研究了沥青组分特征与再生沥青胶结料和混合料的疲劳寿命之间的相关性。结果表明：再生剂的引入可明显改善掺有RAP料的再生沥青胶结料和再生沥青混合料的抗疲劳性能；沥青质指数与再生沥青胶结料和混合料的疲劳寿命之间存在良好的关联性；胶体不稳定指数和沥青质指数与再生沥青胶结料的疲劳温度等级之间也均有很好的相关性。综上，根据再生沥青胶结料的组分特征，可较准确地预测再生沥青胶结料和再生沥青混合料的抗疲劳性能。     

高模量剂与SBR复合改性沥青及其混合料性能研究

为改善高模量沥青混合料抗裂性能差等路面病害突出问题,通过对高模量剂与SBR复合改性沥青及其混合料性能系统研究,评价了不同PRM和SBR掺量下复合改性沥青针入度体系指标和PG分级,基于车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和弯曲疲劳试验确定了PRM高模量剂和SBR适宜的掺量范围。试验结果表明:掺加SBR改性剂可显著改善高模量沥青混凝土的低温抗裂性和抗疲劳耐久性,PRM与SBR复合改性沥青可大幅改善高模量沥青以及SBR改性沥青混合料的综合路用性能,复合改性沥青混合料的抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,PRM与SBR复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,推荐最佳复合改性剂的掺配比例为2.5%SBR+0.6%PRM。     

岩沥青改性沥青胶结料流变特性研究

针对岩沥青改性沥青胶结料的流变特性,通过动态剪切(DSR)、弯曲梁流变(BBR)、布氏旋转粘度试验,用PG分级评价体系对不同种类、不同掺量的岩沥青改性沥青进行性能测试与分析。动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪为建立某时段蠕变曲线和劲度模量提供依据,Brookfield旋转粘度计通过计算剪切速率和剪应力测量沥青高温粘度。试验结果分析表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级提高、抗车辙因子增大、复数模量指数(GTS)增大、大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;岩沥青掺量控制在一定范围内,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

高模量剂对沥青及其混合料性能的影响研究

为了讨论高模量剂对沥青及不同类型沥青混合料性能的改善作用,该文通过试验研究了高模量剂掺量对沥青粘温性能和高温性能,以及对AC-13和SMA-13两种混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能的影响。结果表明:增大高模量剂掺量使沥青粘度和G*/sinδ大幅提高,当掺量大于6%时G*/sinδ提高不明显;加入高模量剂大幅提高了两种沥青混合料的高温稳定性,将两种沥青混合料的DS和G*/sinδ之间进行线性回归,其中AC-13的回归斜率值大于SMA-13,说明高模量剂对AC-13高温稳定性的改善效果大于SMA-13;在一定范围内增大高模量剂掺量能提高两种混合料的低温抗裂性和水稳定性,其中当掺量为4%和6%时,AC-13的低温抗裂性和水稳定性分别达到最佳值,而当掺量为6%时,SMA-13的低温抗裂性和水稳定性同时到达最佳值,当掺量相同时AC-13的低温抗裂性优于SMA-13。综合考虑,AC-13的最佳高模量剂掺量为4%,而SMA-13的最佳高模量剂掺量为6%。     

外掺料掺量对再生沥青砖性能的影响显著性研究

为了简化一种铺面用新型砖砌块——再生沥青砖的配比优化设计过程,采用正交试验方法,通过极差分析和方差分析研究了再生沥青砖的胶结料掺量、新集料替代比例和木质素纤维掺量对其抗压强度、冻融强度比和棱角最大破损尺寸影响的显著性。结果表明:3种外掺料掺量对冻融强度比和棱角最大破损尺寸影响均较小,木质素纤维掺量对抗压强度影响显著,而胶结料掺量和新集料替代比例对抗压强度影响很小。因此,再生沥青砖配比优化设计中需考虑木质素纤维掺量的影响,而胶结料掺量和新集料替代比例的影响几乎可不予考虑。