盐溶液与高温耦合作用下沥青混合料性能衰变规律及防治措施

为准确评价盐-湿-热循环作用对沿海含盐高湿区沥青混合料路用性能和疲劳性能的损伤规律,针对沿海高温多雨地区沥青路面在荷载、高温、海盐水冻融循环作用下剩余弯拉强度和疲劳寿命进行研究,制定了适宜的盐-湿-热循环试验方案,分析给出了盐-湿-热循环作用下沥青混合料路用性能、疲劳性能的损失率计算模型。进而对比分析了硅藻土、岩沥青、木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维、抗剥落剂ARM、消石灰对含盐高湿环境沥青混凝土路用性能和疲劳性能的改善效果。试验结果表明:在盐-湿-热循环过程中沥青混合料的车辙试验动稳定度、弯曲应变、弯拉强度、疲劳寿命能衰变规律符合logistics生长曲线模型。沥青混合料各项路用性能、力学性能、抗疲劳性能劣化程度随着盐溶液浓度增大而增大,当盐溶液溶度超过10%后,继续增大盐溶液浓度沥青混合料性能劣化速率减小;前20次盐-湿-热循环作用下沥青混合料路用性能衰变劣化程度较为明显,继续增大盐-湿-热循环次数后沥青混合料高低温和水稳定性能劣化速率减小,可采用10%盐溶液浓度和盐-湿-热循环20次来模拟盐-湿-热侵蚀环境对沥青路面的负面影响;纤维类添加剂对含盐高湿环境沥青混合料抗疲劳性能、低温性能及高温性能改善效果最优,硅藻土对沥青混合料水稳定性改善效果最好,抗剥落剂和消石灰对沥青混合料在盐-湿-热循环作用后路用性能改善效果最差,建议在沿海含盐高湿地区优先采用玄武岩纤维来提高沥青混合料的水稳定性和抗疲劳耐久性能。     

盐—冻融循环作用下废旧轮胎橡胶粉改性沥青混合料性能研究

该文采用三轴蠕变试验和低温小梁弯曲试验,以蠕变速率、5 000次循环对应的应变、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、应变能密度等指标对盐冻循环条件下热拌、温拌沥青混合料的高、低温性能进行了研究。结果表明:沥青混合料在经历盐冻融循环后,蠕变速率和5 000次循环对应的应变都增大,高温性能下降,且冻融循环次数相较于盐溶液浓度对沥青混合料高温性能影响更大;抗弯拉强度、最大弯拉应变、应变能密度显著降低,弯曲劲度模量增大,低温性能降低,且盐冻融循环作用的初期,各指标衰变程度较大;盐溶液浓度在10%附近时,对沥青混合料的高、低温性能影响最大;温拌沥青混合料的高、低温性能都优于热拌沥青混合料。     

温度-盐分-冻融耦合作用下沥青混凝土疲劳寿命研究

为提高寒冷地区沥青路面的疲劳性能,对AC-16型沥青混凝土进行未冻融和冻融条件下的劈裂疲劳试验,得到了其应力疲劳方程.研究了温度、盐分和冻融循环次数耦合作用下,沥青混凝土疲劳寿命的变化规律.研究结果表明:沥青混凝土的疲劳寿命与其劈裂抗拉强度具有明显的相关性,即劈裂抗拉强度越高,疲劳寿命越大.温度、冻融循环和氯盐的侵蚀是影响沥青混凝土疲劳性能的重要因素.在相同的冻融循环温度下,随着冻融循环次数的增加,沥青混凝土疲劳寿命降低;在相同的冻融次数下,随着冻融温度的降低,沥青混凝土疲劳寿命降低.经饱和氯盐溶液冻融的沥青混凝土疲劳寿命明显低于经清水冻融的沥青混凝土疲劳寿命,说明盐分能够加剧沥青混凝土的疲劳破坏.     

盐蚀条件下沥青混合料路用性能及表面功能演化规律研究

针对沥青路面在融雪盐反复侵蚀作用下服役性能加速劣化这一现象,采用室内加速盐蚀试验模拟了沥青路面所处的盐蚀-干湿循环以及盐蚀-干湿-冻融循环环境,而后对沥青混合料在不同盐蚀环境下的路用性能及路面表面功能演化规律进行了探究。结果表明：1)随着盐蚀-干湿循环及盐蚀-干湿-冻融循环作用次数的增加,沥青混合料的服役性能均出现了不同程度的劣化,水稳定性下降尤其严重;2)在20%的盐溶液中经16次盐蚀-干湿循环或10%的盐溶液中经12次盐蚀-干湿-冻融循环作用后,沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比无法满足规范最低要求;3)随着循环作用次数的增加,沥青混合料的性能劣化幅度趋于减缓;4)盐蚀-干湿循环及盐蚀-干湿-冻融循环作用加剧了沥青路面表面的抗滑性能衰减,但有利于表面降噪性能的改善。该研究结果可为沥青路面在盐蚀环境下的性能损伤机理研究以及路面的耐久设计提供参数依据。     

沥青混合料耐盐溶液浸蚀性能研究

通过测定盐溶液浸蚀条件下的沥青与集料粘附性、沥青混合料残留稳定度、冻融劈裂等试验,对比分析了不同沥青种类和不同盐溶液浓度对沥青混合料材料水稳定性的影响,并结合化学-力学耦合理论分析了盐分对沥青混合料侵蚀机理。实验结果表明,SBS改性沥青与集料的粘附性及耐盐浸蚀性能明显优于普通道路石油沥青,在沥青中预拌消石灰对改善粘附性作用不明显;Na2SO4溶液对沥青与集料粘附性的浸蚀作用大于NaCl溶液;沥青与集料粘附性破坏属于化学-力学耦合损伤效应;沥青混合料随空隙率的增大,稳定度和残留稳定度降低,但流值变化规律不确定;初始的内部缺陷和损伤会导致沥青混凝土冻融劈裂抗拉强度的较大幅度降低。     

盐雾—温度耦合作用对沥青混合料性能影响规律研究

为了研究滨海地区盐雾环境对沥青混合料性能的影响,采用中性盐雾试验方法模拟滨海环境,设置15℃、25℃、35℃、45℃等4个养护温度,采取工程中常用的沥青混合料AC-13和SMA-13为研究对象。通过水稳定性、低温抗裂性及耐久性实验,对比分析沥青混合料在不同温度的盐雾环境作用一定时间后性能变化规律,分析盐雾侵蚀作用影响。研究结果表明:温度与盐雾的耦合作用对沥青混合料的低温抗裂性、水稳定性及耐久性均产生较大影响,尤其较高温度的盐雾环境作用一定周期后,其强度降低幅度超过40%。滨海盐雾地区服役的沥青混合料设计,需要进行耐盐雾作用影响分析。     

预拌-增强型沥青混合料路用性能研究

以辽河石化130#沥青为基质沥青,提出基于软质沥青预拌、岩沥青粉末复拌加强的技术路线,研究不同细度岩沥青粉末和软硬沥青掺配比例对预拌-增强型沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明,岩沥青掺量的增加会提高沥青混合料的高温性能、水稳性能,且掺量越大改善效果越明显,但过高掺量的岩沥青会降低沥青混合料的低温性能;当岩沥青(沥青含量85%)掺量为15%时,预拌-增强型沥青混合料具有良好的路用性能,可有效降低混合料施工温度,其性能优于70#普通热拌沥青混合料。     

氯盐浸蚀下沥青及沥青混合料性能研究

为研究不同质量分数氯盐浸蚀作用对沥青及沥青混合料性能的影响,采用70号沥青及AC-13型沥青混合料进行氯盐浸蚀作用的性能试验。试验研究表明,氯盐浸蚀作用会加速基质沥青的硬化、脆化及老化;降低沥青混合料的高温、低温及水稳定及整体结构性能;当浓度达到8%时,沥青延度及混合料弯曲应变不能满足规范要求;浓度达到16%时,沥青混合料冻融劈裂强度比不能满足要求。     

环境因素对低冰点沥青路面融冰性能的影响

分别采用氯盐融冰剂(C-Cl)、有机包覆氯盐融冰剂(B-Cl)和新型氯离子插层层状双羟基复合金属氢氧化物融冰剂(LDHs-Cl)制备了低冰点沥青混合料，通过测试水浸泡、长期热老化后水浸泡、紫外光老化后水浸泡后混合料表面结冰点、冰层黏结力及浸泡液电导率，研究了雨水、热、紫外光等环境因素对低冰点混合料融冰性能的影响。结果表明：水浸泡后，掺C-Cl的沥青混合料融冰性能快速降低，掺加B-Cl的沥青混合料融冰性能缓慢降低，而掺加LDHs-Cl的沥青混合料融冰性能仅有很小的降低。热和紫外光作用加剧了掺加C-Cl和B-Cl混合料融冰性能的劣化，但对掺LDHs-Cl的混合料融冰性能产生的影响很小。掺加LDHs-Cl低冰点混合料表现出优良的融冰长效性，这归因于LDHs-Cl主板对氯离子具有限域作用，使层间氯离子不会析出，并对热和紫外光具有优良的屏蔽作用。     

盐雾环境作用周期变化对沥青混合料性能影响研究

为了研究在盐雾环境作用不同周期后,沥青混合料性能劣化规律,以工程中常用的沥青混合料(改性沥青SMA-13、改性沥青AC-13、基质沥青AC-13)为研究对象,采用中性盐雾试验方法模拟滨海盐雾环境,研究经历盐雾环境作用不同时间后,沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性和耐久性变化规律,并探究盐雾环境对沥青混合料作用的侵蚀机理。研究表明:随着试件在盐雾环境中作用时间的增加,3种沥青混合料的低温抗裂性、水稳定性和耐久性都呈现不同程度的下降;3种沥青混合料相比,改性沥青SMA-13对盐雾环境作用时间敏感性略低,具有一定的盐雾环境适应能力;盐雾中的NaCl渗入到沥青混合料孔隙中,产生的结晶压和结冰膨胀压是导致沥青混合料破坏的主要原因。     

纤维对水泥-乳化沥青混合料性能的影响研究

水泥-乳化沥青混合料是以水泥-乳化沥青胶浆为胶结料和集料经强制冷拌形成的沥青混合料,制备和施工过程中无需加热,具有节能减排、施工方便等优势,符合公路行业对于碳排放和环保相关要求,但其综合路用性能逊色于同等条件下热拌沥青混合料。欲提高水泥-乳化沥青混合料的综合性能,在混合料中加入不同种类的纤维,并通过抗压强度试验、车辙试验、浸水马歇尔试验、低温弯曲试验、四点弯曲疲劳试验等试验进一步验证纤维对性能的增强效果。试验结果表明：纤维掺量和养生时间是影响其综合性能的关键因素,添加纤维后水泥-乳化沥青混合料的力学性能、高温性能、抗水损害性能、低温拉伸性能和疲劳耐久性均有一定程度地提高,这是由于纤维对水泥-乳化沥青胶浆的桥接和咬合作用;不同纤维种类对混合料综合性能的影响效果不同,在相同条件下聚酯纤维和水镁石纤维对水泥-乳化沥青混合料的抗压强度增强效果基本一致,但前者的动稳定度较前者大2 495次/mm,而弯曲劲度模量小约140 MPa,即聚酯纤维对高温性能的贡献较大,而在低温性能方面的作用明显偏弱于水镁石纤维;从疲劳寿命次数看,水镁石纤维对混合料疲劳耐久性的贡献稍好于聚酯纤维,相对于水泥-乳化沥青混合...     

蓄盐沥青混合料除冰雪性能研究

为了有效评价沥青路面除冰雪性能、揭示蓄盐沥青混合料除冰雪机理及效果,首先对蓄盐沥青混合料的路用性能进行了研究;其次开发了冰膜与沥青混合料表面粘结力测试系统,提出采用极限破坏拉力和破坏界面等级综合评价混合料与冰的粘结能力,分析了级配类型、温度对粘结能力的影响;并设计了冰点试验方法,研究了蓄盐沥青混合料除冰雪机理;最后通过室内试验和室外实体工程对除冰雪效果进行了验证.结果表明:蓄盐沥青混合料能有效降低混合料与冰之间的粘结力,-5℃时蓄盐混合料的极限破坏拉力比普通混合料降低了27.8％;开级配沥青混合料与冰之间的粘结力大于密级配沥青混合料,且粘结力随公称最大粒径的增加或温度降低而增大,破坏界面等级随温度降低而下降;蓄盐路面具有良好的路用性能和除冰雪效果.     

冻融循环条件下沥青混合料性能衰变规律研究

为分析冻融循环对沥青混合料性能的影响,本文对冻融循环作用后沥青混合料劈裂强度、空隙率、动态模量以及疲劳性能进行了试验分析。试验研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,沥青混合料劈裂强度、动态模量及疲劳寿命逐渐降低,且冻融循环初期衰减较快;沥青混合料空隙率随冻融循环次数的增加总体呈增加趋势,并且SMA沥青混合料空隙率增加程度大于普通密级配沥青混合料。     

氯盐融雪剂对沥青混合料路用性能影响研究

该文从融雪剂种类、融雪剂溶液浓度和冻融循环次数几方面展开融雪剂对沥青混合料路用性能的影响研究。在研究过程中开展了沥青混合料低温弯曲试验、车辙试验和低温劈裂强度试验,所得结论:在不同融雪剂种类、融雪剂溶液浓度和冻融循环的作用下,沥青混合料的抗低温性能、高温性能和水稳定性能随冻融循环次数的增加而降低,随融雪剂溶液的浓度增加而降低,NaCl融雪剂对沥青混合料的路用性能影响降低幅值大于CaCl2融雪剂。     

蓄盐沥青路面研究进展:盐化物材料、混合料及其性能与评价

寒冷环境下，路表积雪、结冰容易导致严重的交通事故并带来巨大的经济损失。蓄盐沥青路面是一种具有融雪抑冰能力的功能性路面，能够在寒冷环境下保障路表抗滑和道路通行能力。作者系统综述了蓄盐沥青路面的工作机理、盐化物材料、沥青混合料及其性能与评价方法研究进展。首先按照材料形态和盐分包裹材料，对盐化物材料进行分类，对比了几种常用的融雪抑冰沥青混合料设计方法，从填料特性与级配干扰的角度分析了盐化物材料掺入后沥青混合料级配参数的变化规律。在综述蓄盐后沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性、耐久性以及吸湿性和抗滑性等研究结论的基础上，分析了盐化物导致沥青混合料路用性能劣化的作用机制。最后介绍了常见的融雪抑冰性能评价与测试方法。在对现状综述的基础上，针对盐化物材料设计、沥青混合料改进、路用性能劣化机理以及融雪抑冰性能评价等关键内容，展望了蓄盐沥青路面技术的未来发展方向。     

盐分对沥青混合料高温性能的影响研究

通过室内试验模拟实际路面环境下的盐分条件,对70#道路石油沥青AC—20以及AC—13混合料在受到盐分影响后的高温抗车辙性能进行试验研究,试验结果表明:盐分条件对混合料的高温抗车辙性能影响不大,在盐水浸泡的过程中,水分因素使得混合料的高温动稳定度值有显著降低;沥青混合料试件的空隙率大小直接影响到了试件抵抗盐分的能力,空隙率越大,其越容易受到盐分的影响。     

温拌沥青混合料马歇尔-轮碾分步设计方法

采用沥青混合料轮碾成型机,等体积参数原则,研究了Evotherm温拌沥青混合料的集料加热温度、混合料最低成型温度。发现温拌沥青混合料在最低成型温度的情况下,运用马歇尔-轮碾分步设计法设计的温拌沥青混合料水稳定性及疲劳性能试验结果优于热拌沥青混合料,其它指标与热拌沥青混合料相当,再降低成型温度时,混合料的空隙率将无法满足要求。结果表明:在材料组成、成型方式相同时,通过选用热拌混合料成熟的油石比设计方法、我国普及的轮碾成型机试验设备及该设备与实际路面压实效果较为接近的优势,提出的马歇尔-轮碾分步设计法可以准确的确定温拌沥青混合料集料加热温度和混合料的成型温度,使设计的温拌沥青混合料更能体现其环保降温的特点,在我国具有高的推广价值。     

盐蚀对混合料油石界面及整体低温力学性能的影响

研究季冻区融雪剂对沥青路面材料的盐蚀作用效应,分析其对沥青混合料低温油石界面强度及混合料整体低温力学性能的影响效果。采用吉林省地区常用的道路融雪剂制备盐蚀溶液,通过盐蚀溶液的动水冲刷及冻融循环处理过程模拟路面材料实际受到的盐蚀作用。基于沥青混合料油石界面低温拉伸破坏强度及剪切破坏强度、沥青混合料低温劈裂强度、沥青混合料低温弯曲破坏强度及破坏应变分析盐蚀作用对沥青混合料油石界面及整体低温力学性能的影响效应。研究结果表明,融雪剂产生的盐蚀作用对上述混合料的力学强度指标均会产生不同程度的影响,对路面材料的路用性能产生危害,施工过程中对矿料进行的石灰水表面处理可以有效降低盐蚀作用的危害。研究成果对提升季冻区沥青混凝土路面的服役水平具有重要意义。     

硅藻土与纤维复合添加剂对高比例RAP掺量热再生混合料耐久性能的增强作用

依托"特殊气候条件高RAP掺量热再生混合料耐久性研究"项目,基于室内路用性能试验、APA、MMLS1/3、四点弯曲试验系统研究了纤维硅藻土热再生混合料的长期使用性能。研究结果表明,掺加纤维可显著改善热再生混合料的低温抗裂性能和抗疲劳性能,以硅藻土为原材料的纤维硅藻土复合改性剂能够提高热再生混合料的冻融劈裂试验强度比,减小混合料受到冻融循环水损害之后劈裂抗拉强度的降低幅度。在水-高温-荷载耦合作用下的综合路用性能排序依次是:玄武岩纤维+13% 硅藻土SBS热拌沥青混合料聚酯纤维+13% 硅藻土木质素纤维+13% 硅藻土SBS热再生混合料,纤维硅藻土复合改性热再生混合料在水-高温-荷载耦合作用下有更强的适用能力。确定了最佳的纤维和硅藻土掺配比例为0.35% 纤维+13% 硅藻土,建议在高温高湿环境优先选用0.35% 玄武岩纤维+13% 硅藻土复合改性方案来改善高RAP掺量热再生混合料的抗车辙和水损害性能。     

高原寒冷地区就地热再生沥青混合料耐久性试验研究

为了研究热再生沥青混合料在内蒙古寒冷地区应用出现的耐久性问题,选择就地再生沥青混合料,旧沥青混合料和新沥青混合料进行了不同冻融循环次数和长期老化前后的劈裂试验和小梁低温弯曲试验。试验结果表明:随着冻融循环次数的增多,再生沥青混合料、旧沥青混合料和新沥青混合料的劈裂抗拉强度都逐渐减小,冻融循环次数超过15次后,劈裂强度迅速降低。再生沥青混合料和新沥青混合料抗弯拉强度都随着循环次数增加而减小并逐渐趋于稳定。2种沥青混合料的劲度模量都随着冻融循环次数的增加逐渐减小,变化速率逐渐减小。2种材料的破坏劲度模量都随着冻融循环次数的增加逐渐减小,变化速率逐渐减小,在相同冻融循环次数时再生沥青混合料的破坏劲度模量比新沥青混合料小。经过长期老化,再生沥青混合料、旧沥青混合料和新沥青混合料的劈裂抗拉强度都有所增加,破坏拉伸应变均降低,劲度模量均增加。