沥青路面老化与温度场引起的模量梯度研究

由沥青路面老化与温度引起的模量梯度是造成路面Top-Down裂缝的主要原因,为对Top-Down裂缝进行开裂预估,本文通过计算路面不同深度的平均温度得出路面的温度场分布,研究沥青路面老化随龄期、温度、空隙率和深度的发展变化规律,建立老化预估模型。根据老化预估模型中沥青粘度与沥青混合料动态模量的关系,得到沥青混合料随老化时间、温度、深度、空隙率变化的梯度模量。研究结果表明:通过全寿命沥青路面结构的老化预测模型、沥青粘度与沥青混合料动态模量的关系式,可建立不同老化程度和动态模量之间的关系。     

旧沥青混凝土对水泥稳定再生混合料性能的影响

针对水泥稳定全深式路面就地再生基层技术应用过程的关键问题——旧沥青面层材料和半刚性基层材料如何合理地结合,采用力学试验方法,探讨了旧沥青混凝土掺量和老化程度对水泥稳定再生混合料性能的影响规律。试验结果表明:随着旧沥青混凝土掺量的增加,再生混合料的强度和模量逐渐降低,干缩性能提高;随着旧沥青混凝土老化程度的增加,再生混合料的强度和模量逐渐提高,干缩性能降低;当旧沥青混凝土老化程度较低时,掺量是影响再生混合料性能的主要因素。     

自调温沥青混合料路用性能及调温性能研究

选择一组密级配和一组开级配同时进行不同掺量的室内试验,探究自调温材料对沥青混合料空隙率、水稳定性能、高温稳定性以及析漏和飞散的影响规律;同时,对不同级配自调温材料沥青混合料路面进行温度观测,探究其调温幅度和边界。结果表明:随着自调温材料掺量的逐渐增多,开级配沥青混合料的空隙率不断减小且减小速率逐渐增大,稳定度先减小后增大,动稳定度逐渐减小,析漏损失基本维持在0.5 %～0.6 %之间;密级配沥青混合料的空隙率和动稳定度均逐渐减小,对稳定度影响较小;夏季温度高时,自调温路面自动储能吸热,降低密级配路面温度4.0 ℃左右,降低开级配路面温度2.0 ℃左右;冬季温度低时,自调温路面自动释放热量,提高路面温度约0.4 ～1.0 ℃。     

多孔隙沥青混合料渗水性能试验研究

通过采用体积法测定马歇尔试件空隙率及连通空隙率,采用渗水装置测试不同类型沥青混合料渗水系数,并对试验路段跟踪观测,得到了渗水系数与多种影响因素的关系。结果表明:空隙率特别是连通空隙率、沥青混合料的集料种类、级配类型、沥青掺加量、路面构造深度及路面厚度对沥青混合料渗水性能有较大影响;级配越粗、连通空隙率越大、路面构造深度越大、面层厚度较小的沥青混合料渗水能力越好。研究发现连通空隙率与渗水系数的相关性良好。     

沥青老化效应的试验研究

为了研究沥青老化对路面使用性能影响,通过旋转薄膜烘箱对沥青进行短期老化,再用压力老化仪对老化的沥青进行不同时间的老化,然后对不同程度的老化沥青进行针入度、软化点、延度、不同温度下的粘度、蠕变劲度和蠕变变化速率、动态粘弹性参数的试验。随PAV老化时间的增加,老化沥青的针入度逐渐减小,针入度指数PIPEN逐渐增大,软化点逐渐提高,延度越来越小,而粘度相反变化,复数剪切模量G*、蠕变劲度逐渐增大,相位角δ、蠕变速率则逐渐减小,指数函数更能表征老化对其粘温关系的影响。结果表明老化使沥青弹性增强,感温性减弱,耐久性降低,抗疲劳开裂能力变差,缩短了路面使用寿命。     

高速公路沥青路面各层老化性能及影响因素分析

选择70#基质沥青及成型马歇尔试件后的回收沥青,研究回收工艺对沥青性能的影响,同时采用针入度、软化点和延度分析旧沥青路面各层位沥青的老化状况,分析交通量、空隙率和路龄对各层位沥青老化性能的影响。结果表明,沥青各项常规指标在回收试验完成后基本不产生变化,回收工艺对沥青性能影响有限;路面下面层的老化性能受通车年限影响不大;空隙率与高速公路各层位沥青老化性能关系密切。     

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。     

沥青混合料体积参数影响因素分析

研究了马歇尔试验击实次数、短期老化、成型压实方法、成型温度几种试验条件对密级配沥青混合料体积参数的影响。结果表明:击实次数显著影响密级配沥青混合料的体积参数,随着击实次数的增加,马歇尔试件的空隙率和矿料间隙率减小,试件的沥青饱和度增加;沥青混合料老化后的体积指标变化规律与老化前一致,随着沥青混合料成型温度降低或老化,沥青混合料的矿料间隙率和空隙率增大,沥青饱和度减小,增加了沥青混合料水损坏的可能性。     

高速公路沥青路面水损害部分原因分析

路面早期产生的大量水损害已经严重影响到路面的使用性能。通过室外观察及室内实验模拟比较,发现粗集料表面附着的粉尘对粗集料与沥青的粘附性等级至少会因此降低1级,从而诱发早期水损害的产生;回收粉的使用将大大降低沥青混合料的水稳定性,也会增大沥青路面发生早期水损害;标准密度的选取在很大程度上决定沥青混凝土路面的实际空隙率。经过分析,认为应该采用最佳沥青用量对应的理论密度作为标准密度,这样才可以有效控制路面的实际空隙率。     

沥青混凝土路面使用过程中沥青迁移现象的粘弹性力学机理

有关调查表明,我国诸多高速公路沥青混凝土路面在使用过程中产生了沥青迁移现象。沥青迁移逐渐造成了沥青混合料沿路面厚度方向的离析,面层沥青富集而底层沥青贫集,面层空隙率降低而底层空隙率增大。底层空隙率增大又伴随着负压的产生与空隙的连通,即便面层混合料中只存在微观裂纹,水分也会被吸入底层从而产生水损害。沥青迁移的积累也可能造成路面油斑或油斑带。本文根据非线性粘弹性力学原理论述了沥青迁移的物理力学本质,并探讨了其影响因素及减轻沥青迁移的材料学方法。     

大空隙降噪沥青混合料的路用性能研究

通过对比分析不同空隙率的降噪沥青混合料的力学性能,并对其降噪效果进行了测试,表明空隙率的增加将降低沥青混合料的路用性能,但空隙从20%增加到23%时噪音的降低并不明显。而与低空隙的SMA路面(4%左右空隙)相比,大空隙排水降噪路面可以有效地降低车辆行驶噪音,最大可降低6.4d B(A),对环境的影响较为敏感。     

新型沥青路面养护剂在重庆渝合路的应用

研究了新型沥青路面养护剂对老化沥青的还原再生能力,通过渝合路试验路段实体工程的施工,比较施工前后的路面性能。试验表明:在老化的沥青中加入一定的沥青路面养护剂后,有效地提高了老化沥青的针入度及延度指标,降低了老化沥青的软化点;当养护剂渗透深度达到6 mm左右,其对原路面的构造深度、摩擦系数抗滑摆值有所改善,降低了路面的渗水系数,同时改善了路面外观。     

路面雷达在沥青混凝土路面离析检测中的应用研究

对沥青混凝土路面级配离析的路面雷达检测技术进行了研究,通过试验得到了沥青混合料介电常数与密度、空隙率、沥青含量的相关关系以及密度与构造深度的相关关系;通过对芯样介电常数与级配、密度、空隙率之间关系的分析研究,得出了路面雷达检测判定沥青混合料级配离析的标准。     

再生雾封层材料路用性能研究

为推广再生雾封层技术的应用,论述了沥青组分对沥青性质的影响,分析了雾封层技术作用机理,雾封层材料在路面结构渗透过程中发生物理化学作用,路面结构孔隙,防止或较少水分、空气对沥青的氧化作用,从而延长路面使用寿命。其次,通过室内试验研究了再生剂CRF对沥青及沥青混合料性能的影响,随再生剂CRF掺量的增加,老化沥青(基质沥青和SBS改性沥青)针入度和延度不断增大,软化点逐渐降低;涂抹再生剂CRF的老化沥青混合料试件经过60d养生后,低温抗裂性明显提高,高温性能略有下降,但满足路面使用要求。     

沥青混合料降温特性及有效碾压时间的研究

为了分析沥青混合料降温特性及其影响因素,通过室内测试密级配沥青混合料AC-13和大空隙沥青混合料OGFC-13的降温曲线,分析在不同试件厚度、深度、环境温度和空隙率下的降温特性,并计算有效碾压时间。结果表明:沥青混合料降温速率随着试件厚度、深度与环境温度的增加而逐渐降低,有效碾压时间也随之增长;密级配沥青混合料的降温速率、有效碾压时间与空隙率的关系不大,而大空隙沥青混合料的降温速率与有效碾压时间则与空隙率密切相关;建立了以厚度、气温、空隙率作为变量的沥青混合料有效碾压时间的预估模型。     

表面层三种沥青混合料水稳性试验分析研究

采用马歇尔与Superpave相结合的方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13三种沥青混合料。对4%、7%、10%和13%的空隙率成型3种混合料试件,进行冻融劈裂试验,并对SAC-13进行了短期老化和长期老化后的冻融劈裂试验。通过分析比较得出,空隙率为4%时,3种混合料的水稳性好坏顺序为:SMA-13>SAC-13>AC-13。对SAC-13沥青混合料,TSR随老化时间增加而增大;普通状态时,空隙率VV增大,TSR减小;老化后,空隙率VV增大,TSR却增大。     

生物沥青掺量对再生沥青混合料路用性能影响试验研究

为掌握生物沥青对不同老化程度再生沥青混合料路用性能的影响,通过对不同程度长期老化沥青与不同生物沥青掺量调和制备再生沥青混合料进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行试验研究。结果表明:随着生物沥青掺量增加,生物沥青再生混合料高温稳定性逐渐变差,低温抗裂性逐渐变好,水稳定性则先变好后变差;随着沥青老化程度加深,掺入生物沥青对其沥青混合料高温稳定性造成的下降速率增加,对其低温抗裂性的改善速率降低;适宜的生物沥青掺量可使不同老化程度的沥青混合料低温抗裂性和水稳定性恢复,且高温稳定性也满足路用性能要求。     

关于Superpave混合料施工压实的问题

Superpave混合料沥青含量偏少,施工时难以压实,因而造成空隙率偏大、路面渗水、耐久性降低等缺陷。为解决这一问题,美国有的州已采取降低压实功能、减小设计空隙率等措施,以增加沥青混合料中的沥青用量。因此需要对Superpave设计方法继续研究,进行必要的调整和修改,仅采取"高温强压"是不可取的。     

级配变化对沥青混合料性质及路用性能的影响

通过对不同离析程度混合料的级配及沥青含量的理论计算与试验研究,证明混合料离析在一定范围内对其性质没有太大影响,当离析超过一定限度时,混合料质量逐渐恶化。试验结果表明,离析对路面空隙率有影响,当空隙率超过一定限度时,对路用性能影响很大。     

再生剂对乳化沥青重复冷再生混合料特性的影响

为研究乳化沥青重复老化冷再生混合料结构特性,掌握沥青老化程度对路用性能的影响规律,利用基本性能试验、劈裂强度试验、动态加载疲劳试验及水稳定性试验对掺加不同再生剂的混合料体积参数和性能指标进行分析。结果显示,再生剂能显著改善混合料的力学性能、抗水损害能力和抗疲劳特性,提高重复老化再生混合料的劈裂强度和劈裂最大荷载,降低混合料的空隙率和RAP料重复老化对混合料劈裂强度的劣化作用;随着应力比的增加,再生混合料的荷载呈线性增加趋势,疲劳作用次数呈指数函数下降趋势,且再生剂对混合料疲劳作用次数的改善效果逐渐降低,对疲劳破坏荷载的改善效果无显著变化。