钢渣沥青混合料超薄磨耗层路用性能及其时变性

结合钢渣特性,采用浸渍法实测钢渣的有效相对密度.采用体积替代法,制备不同钢渣掺量的沥青混合料来替代粗集料.根据超薄磨耗层技术要求,对钢渣沥青混合料磨耗层的路用性能和表面功能进行了试验研究和对比分析.试验结果表明：随着钢渣掺量的增加,沥青混合料的动稳定度、破坏弯拉应变及劈裂强度比等路用性能指标均呈现先增大、后减小的变化趋势,且当钢渣掺量为50%时,混合料综合性能最优;钢渣沥青混合料路用性能具有时变性,随着试件放置时间的增加,其高温性能指标略有上升,低温抗裂性能指标和水稳定性指标均有所衰减;钢渣的掺入能够显著提升沥青混合料的抗滑和抗磨耗性能,虽然抗渗性能有所下降,但仍满足JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的技术要求.     

掺钢渣沥青混合料AC-13配合比优化设计

为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用,在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后,设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13,并对其进行了路用性能的试验研究.首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验.优选的最佳组合为:级配2、油石比5.0％、钢渣掺量25％.然后以最佳组合为基础,设计了不同钢渣掺量的沥青混合料并对其进行了路用性能试验.结果表明:与不掺钢渣沥青混合料相比,随着钢渣掺量的增大,掺钢渣沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升.当钢渣掺量为75％时,沥青混合料动稳定度提高了43％,残留稳定度提高了3.1％,残留强度比提高了3.7％.当钢渣掺量为50％时,沥青混合料疲劳寿命延长了10.1％.最后以综合路用性能最佳为优化目标,确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50％～75％,级配曲线为级配2.     

沥青混合料均匀性与路用性能指标的关系

基于数字图像处理技术,通过沥青混合料均匀性指标,对沥青混合料均匀性与动稳定度、低温劈裂强度、冻融劈裂强度、空隙率以及剪切疲劳间相互关系展开研究.研究结果表明,沥青混合料均匀性与路用性能指标的绝对数值间没有直接明显的相关性,而与路用性能指标的变异性有关,均匀性较差的沥青混合料,路用性能指标的变异性较大;均匀性较好的沥青混合料,路用性能指标的变异性稍小.     

水泥掺量对沥青混合料路用性能的影响

本文采用密级配AC-13沥青混合料,通过分析矿粉和水泥在沥青混合料中的作用机理,研究水泥分别以0%,1%,2%,3%,4%的不同比例掺量替代矿粉,通过马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂试验等对沥青混合料的路用性能进行相关的试验研究,分析水泥代替矿粉后对沥青混合料的高温稳定性和水稳性能的影响。试验结果表明,以一定比例的水泥代替矿粉可以有效的改善沥青混合料的性能,掺入水泥后提高了混合料的水稳定性,高温稳定性以及沥青与矿料的黏附性能。     

水泥乳化沥青混合料性能试验

对不同乳化沥青用量和水泥掺量的水泥乳化沥青混合料进行了试验研究,通过测试不同乳化沥青用量和水泥掺量时混合料的间接拉伸强度、抗压强度、静态回弹模量以及冻融劈裂强度比、浸水残留稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、飞散损失率等指标,得到了乳化沥青用量和水泥掺量变化对混合料强度和路用性能的影响规律。研究结果表明:乳化沥青用量和水泥掺量对混合料的强度及路用性能影响显著,掺加水泥后混合料的抗压强度、高温性能和水稳定性显著提高,其中残留稳定度提高约20%,抗压强度提高35%,动稳定度成倍增长,但混合料的低温弯拉应变降低约12%;水泥乳化沥青混合料中,水泥掺量为3%、乳化沥青用量为8%时,混合料的强度和路用性能相对较好。     

改性沥青玛蹄脂及沥青玛蹄脂碎石路用性能

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,其中包括马歇尔稳定度、水稳定性、低温抗裂性、高温稳定度、疲劳耐久性和抗滑性能,并与密级配沥青混凝土进行了对比分析;同时研究分析改性沥青及纤维玛蹄脂PG指标.结果表明：沥青玛蹄脂碎石混合料级配从连续级配理论变化到间断级配理论,骨架结构与玛蹄脂填充度是间断级配的关键;改性沥青及玛蹄脂PG指标性能对混合料性能具有明显的影响;沥青玛蹄脂碎石混合料中粉胶比应高于普通密级配沥青混合料,且具有较密级配沥青混合料更好的路用性能,适合作高等级公路沥青面层.     

温拌再生沥青混合料的温度控制方法及路用性能

为解决温拌再生沥青混合料(WMRA)设计与施工过程中的温度控制问题,提出了掺入Sasobit的WMRA的拌和与成型温度、新集料加热温度的确定方法,对WMRA和热拌再生沥青混合料(HMRA)进行Marshall试验、浸水车辙试验、低温弯曲试验和水稳定性试验,对比分析WMRA和HMRA的空隙率(VV)和路用性能。研究结果表明:提出的方法能够准确计算WMRA的拌和温度、成型温度和新集料加热温度;当再生利用废旧沥青路面材料(RAP)掺配比例较小且降低13℃成型时,WMRA与HMRA具有接近的空隙率,说明Sasobit的降温幅度约为13℃,能提高RAP的掺配比例近10.3%;与HMRA相比,WMRA具有更优的高温稳定性,具有相近的低温弯曲应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比;WMRA和HMRA高温稳定性和低温抗弯拉强度均随着RAP比例的提高而增加,而低温弯曲应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比均随着RAP比例的提高而降低。     

USP低温改性沥青及沥青混合料性能研究

节能环保、低碳施工是我国现阶段工程建设过程中积极倡导的施工工艺.为测试USP低温改性沥青混合料的使用性能,本研究对其马歇尔稳定度、残留稳定度、高温稳定性、冻融劈裂、劈裂强度、渗水性进行试验分析,结果显示,USP低温沥青混合料具有较好的抗水毁能力,掺入USP改性沥青能够提高沥青混合料的低温疲劳性能,改善沥青混合料抵抗外力破坏性能.     

基于正交试验-贝雷法的冷再生混合料配合比设计优化及性能评价

针对铣刨料抽提前后级配差异性,基于修正马歇尔法配合比设计,提出正交试验-贝雷法的冷再生料配合比优化方法;通过ABAQUS建立路面温度场分析冷再生层的工作温度;采用半圆弯曲、低温弯曲试验对不同水泥掺量、不同级配的冷再生混合料低温性能进行研究;从能量角度分析断裂能与应变能密度指标与现行规范指标的相关性及对不同水泥掺量、级配的敏感性,提出再生混合料低温性能评价指标;通过冻融劈裂及40℃和60℃轮辙试验分析了混合料的水稳定性及高温稳定性.结果表明:采用正交试验-贝雷法对配合比优化后干、湿劈裂强度分别提高了34.5％、30.3％;通过温度场分析,确定再生层工作温度范围为-20～40℃;配合比优化后混合料低温性能、水稳定性及高温稳定性分别提高8.6％、7％、20％～30％;分别确定了冷再生混合料低温性能、水稳定性及高温性能评价指标为低温应变能密度、冻融劈裂强度比及40℃动稳定度,并确定了对应指标值.因此,通过配合比优化可以较大程度地提升冷再生混合料的性能,以应变能密度及40℃动稳定度能够更准确评价冷再生混合料的路用性能.     

SAC及superpave沥青混合料路用性能

通过试验研究，系统分析了多碎石沥青混凝土SAC、superpave沥青混合料和密级配沥青混凝土的路用性能，包括马歇尔稳定度，水稳定性，低温抗裂性，高温稳定度，疲劳耐久性和抗滑性能。结果表明，SAC和superpave具有较密级配沥青混合料更好的路用性能，可以改善沥青路面使用品质，延长使用寿命，具有较好的经济和社会效益。     

微纳米砖混凝土垃圾改性沥青及其混合料路用性能研究

针对逐年提高的路面质量要求和大量的废旧沥青材料浪费的现象,提出将建筑垃圾中的砖、混凝土类细料部分进行碾压、研磨并加工成微纳米级别,并将其作为改性剂加入到基质沥青中,达到改善沥青并减少沥青用量的作用.采用针入度、延度、软化点、黏度和动态剪切流变等试验测试并验证改性沥青的高、低温性能;采用车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验以及浸水马歇尔试验分别验证改性沥青混合料的高、低温性能和水稳定性.试验结果表明:改性沥青中,微纳米砖混凝土垃圾材料能够改善其高温性能,且在10%掺配比时效果最佳;混合料中,微纳米砖混凝土垃圾材料能显著提高其高温稳定性和水稳定性,其中动稳定度提高60.2%,残留稳定度与劈裂强度比分别提高13.8%和24%.由此可见,微纳米砖混凝土垃圾能够有效提高沥青及其混合料的路用性能.     

玻璃纤维超薄罩面沥青混合料路用性能

为提高超薄罩面沥青混合料的路用性能,将预处理后的玻璃纤维掺入AC-10L、SMA-10以及SAC-10超薄沥青混合料中,通过马歇尔试验验证玻璃纤维掺入的可行性;开展不同沥青种类与不同级配的混合料高温车辙试验,评价玻璃纤维对超薄沥青混合料高温性能的改善效果;基于浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及疲劳加载试验,评价玻璃纤维对AC-10L超薄沥青混合料水稳定性及疲劳性能的提升效果。研究结果表明:掺入玻璃纤维后,不同级配的混合料马歇尔稳定度与流值均有一定提升,并可改善其物理性能,因此将玻璃纤维掺入超薄沥青混合料具有可行性;不同改性沥青种类的混合料高温性能均随玻璃纤维掺量的增加而增大,AC-10L、SMA-10、SAC-10超薄沥青混合料的动稳定度可提升15%左右,且玻璃纤维对细集料的影响更大;玻璃纤维掺量(质量分数,下同)为0.4%时,AC-10L沥青混合料的动稳定度较未掺时提升了23.8%;随着玻璃纤维掺量的增大,AC-10L超薄沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比以及疲劳寿命均呈先增后减趋势;与掺量为0%时相比,掺量为0.4%时,AC-10L沥青混合料的水稳定性提升8%左右,而疲劳寿命提升25%以上。     

消石灰和水泥改性沥青混合料的路用性能

在沥青混合料中掺加消石灰、水泥能够有效提高沥青与集料之间的黏附性,改善沥青路面路用性能.以连续密级配沥青混合料AC-16型为例,采用冻融劈裂、浸水马歇尔、高温稳定性和低温抗裂性等试验,进行掺加不同剂量消石灰及水泥的路用性能研究.试验结果表明:掺加消石灰的沥青混合料对应的最佳油石比为4.6%,浸水残留稳定度提高9.6%,此时消石灰最佳掺量为1%;掺加水泥的沥青混合料对应的最佳油石比为4.8%,浸水残留稳定度提高7.1%,此时最佳掺量为2%;掺加消石灰和水泥都能显著提高沥青混合料的高、低温稳定性.     

用水泥路面碎石化后回收粒料再生的冷拌沥青混合料的性能

采用乳化沥青作为结合料,将回收水泥路面碎石化后破碎的粒料再生成冷拌沥青混合料。首先,通过马歇尔稳定度试验和劈裂强度试验确定再生混合料的最佳乳化沥青用量;然后,分别通过车辙试验和冻融劈裂试验评价了再生混合料的高温稳定性和水稳定性。结果表明,用回收水泥路面碎石化后破碎的粒料再生成的冷拌沥青混合料具有较高的力学强度,优良的高温性能和水稳定性,满足JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》要求。     

钢渣AC-10C型改性沥青混合料配合比及性能

以钢渣为粗集料,砂和石屑为细集料,矿粉为填料,SBS(I-D)改性沥青为结合料配制钢渣AC-10C型沥青混合料用于沥青路面层.目标配合比为:w(5~10mm钢渣)∶w(0~5mm石屑)∶w(砂)∶w(矿粉)=61∶24∶10∶5.基于此配合比,调整得到生产配合比为:w(6~11mm钢渣)∶w(3~6mm钢渣)∶w(0~3mm钢渣)∶w(矿粉)=50∶16∶30∶4.经马歇尔试验、高温车辙实验、冻融劈裂试验,得知按生产配合比配制的沥青混合料的马歇尔稳定度为10.98kN,动稳定度为3 071次/mm,冻融劈裂强度比为88.7%;该混合料路面抗滑性能较传统路面好,各项技术指标均符合沥青路面施工技术规范要求.     

RAP掺量对反应型冷拌再生沥青混合料性能的影响

为了确定反应型冷拌再生沥青混合料合理的沥青路面回收材料(RAP)掺量,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验研究不同RAP掺量对再生沥青混合料最佳沥青用量、马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性以及低温抗裂性的影响。试验结果表明:随着RAP掺量增加,最佳沥青用量降低,稳定度下降,高温稳定性增强,水稳定性和低温抗裂性减弱。RAP最佳掺量为40%,对应的最佳沥青用量、初始稳定度(2 h)及成型稳定度(12 h)分别为4.2%、4.37 kN和9.57 kN,浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比能达到83.3%和76.1%,动稳定度为3 771次/mm,最大弯拉应变为2 406.94με。     

高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能评价

通过室内试验,分析了沥青混合料高温浸水和级配离析对沥青混合料抗拉强度的影响．针对残留马歇尔稳定度指标及冻融劈裂残留强度试验的不足,提出以浸水四点弯曲试验来评价高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能,着重探讨了不同离析程度（不同空隙率水平）对沥青混合料劈裂强度、四点弯曲强度的影响．研究结果表明,随着沥青混合料离析程度的增加,空隙率向2个极端发展,严重粗集料离析和严重细集料离析时混合料的空隙率相差10％左右;粗集料离析对劈裂强度和弯曲强度的影响大于细集料离析的影响;为了保证沥青混合料的抗水损害性能,应严格控制空隙率在4．5％～10％范围之外．采用高温浸水四点弯曲强度比作为沥青混合料水稳定性评价指标更为合理．     

布敦岩沥青湿法工艺掺量对 改性沥青混合料性能的影响

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验,确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数,还有20℃、15℃抗压回弹模量、15℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值,然后略有回落.对于路用沥青混合料,推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%.     

不同钢渣掺量的沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能

钢渣作为炼钢产物之一,在我国利用率较低,本研究将钢渣掺入到沥青玛蹄脂碎石混合料中,可提高路用性能又能减轻对天然石料的开采力度。为了确定SMA-13沥青混合料的最佳钢渣掺量,采用等体积法将陈化钢渣替换石灰岩粗集料,制备了5种钢渣掺量的SMA-13沥青混合料,确定了各钢渣掺量的级配组成及最佳沥青用量,通过高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、体积膨胀性等路用性能验证,分析得出最佳钢渣掺量。结果表明：随着钢渣的掺入,混合料的高温稳定性和水稳定性均有增加,超过75%钢渣掺量时开始下降;沥青混合料的低温抗裂性和体积安定性随着钢渣掺入量的增加而下降,但都满足规范要求;钢渣的掺入可以提高混合料的动态模量;通过对以上性能分析,建议SMA-13沥青混合料的钢渣最佳掺量为75%,为将来钢渣在道路工程中更广泛的应用提供参考。     

钢渣OGFC-13型排水沥青混合料的配合比设计及性能研究

以钢渣为粗集料、石灰岩为细集料、矿粉为填料、SBS改性沥青为结合料配制OGFC-13型开级配钢渣排水沥青混合料,其配合比为m((13.2~19)mm钢渣)∶m((9.5~13.2)mm钢渣)∶m((4.75~9.5)mm钢渣)∶m((0~4.75)mm石灰岩)∶m(矿粉)=13∶28∶45∶13∶1,最佳油石比为4.5%,聚脂纤维用量为0.3%。该沥青混合料的钢渣用量高达86%,且不用提高改性沥青和纤维用量,有利于钢渣的综合利用,节约道路建设成本。通过马歇尔稳定度、冻融劈裂强度和车辙试验得出,该沥青混合料的马歇尔稳定度为9.8kN,劈裂强度比为89.8%,动稳定度为5753次/mm,均优于技术规范要求。该沥青混合料的渗水系数为37.0mL/s,摩擦系数(BPN值)为70.7,表明其渗水能力很强,抗滑性能优良。