橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素研究

参考美国国家公路与运输协会(AASHTO)标准TP8要求,根据中国沥青混合料的成型现状,采用材料试验机(material test system,MTS)控制加载,选择改进的三分点加载小梁弯曲疲劳试验对橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素进行了研究.研究表明:橡胶沥青油石质量比在7.5%～9.0%时,橡胶沥青混合料的疲劳寿命随沥青掺量的增加而增大;在正常的空隙率范围内,随着空隙率的减小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命逐渐增加,但饱和度太高,对混合料的疲劳性能不利;胶粉掺量在19%时的疲劳性能最好.对各影响因素进行关联度分析表明,空隙率对橡胶沥青混合料的疲劳性能影响最为显著,沥青饱和度、油石质量比和胶粉掺量对疲劳性能也有较大影响.     

橡胶沥青混合料高温稳定性影响因素试验

通过室内车辙试验和浸水车辙试验,采用单因素对比分析的方法,对橡胶沥青混合料高温稳定性能的主要影响因素进行了系统研究.试验结果表明,胶粉来源、胶粉掺量、油石质量比、空隙率等因素,对于橡胶沥青混合料高温稳定性的影响比较显著,基质沥青对高温稳定性也有一定程度的影响,而胶粉细度等因素所产生的影响较小.尽管不同级配形式下混合料常规动稳定度的测试结果差异不大,但由于浸水对比车辙试验条件下动稳定度的衰减幅度最小,因此,矿粉比例低且细料较少的间断级配形式更适用于橡胶改性沥青.     

不同油石比的橡胶沥青混合料动态模量测试分析

沥青油石比对沥青混合料的沥青饱和度、空隙率等相关参数有重要的影响。因此,在矿料级配已知的状况下,为计算橡胶沥青混合料中最佳油石比,通过单轴静载压缩试验、应力-应变试验、车辙试验对不同油石比的沥青混合料动态模量做试验比对。试验数据显示:随着混合料中油石比的增加,回归方程的曲线斜率变大,沥青混合料成型试件的抗压回弹模量减小;随着温度的升高,与油石比6.4%沥青混合料相互对比,油石比6.7%时的静态模量回归方程曲线的斜率下降趋势经历了先减小后增大的过程;油石比随混合料成型试件的破坏最大值的增大而减小,且随之减小的包括混合料成型试件的抗拉强度;随着沥青混合料成型试件的变形程度越来越大,试件所受应力变化曲线为先上升然后下降的状态。     

橡胶沥青混合料SAC-13级配空隙率变化分析

在普通沥青的多碎石沥青混凝土(SAC)设计的基础上,以空隙率为研究变量,采用固定油石比,再微调级配的方式,深入对比了SAC-13级配变化的普通沥青和橡胶沥青混合料的空隙率影响规律.结果显示:对于普通SAC-13沥青混合料,油石比每增加0.5%,空隙率减小1%～1.5%,随着9.5～13.2mm粗集料含量增多,4.75～9.5mm粗集料含量减少,混合料粗集料间隙率呈递减之势;对SAC橡胶沥青混合料,建议9.5mm以上集料用量范围限定在30%～45%之间,4.75～9.5mm集料用量范围限定在20%～40%之间,且4.75mm以上粗集料总用量应达到60%以上,2.36～4.75mm集料含量不宜高于10%,且不宜使用过多矿粉;同样目标空隙率下,SAC-13橡胶沥青混合料的粗集料掺量应略低于普通沥青混合料;SAC-13橡胶沥青混合料中当2.36～4.75mm集料含量达到8%以后,随着该档料用量的增加,空隙率增幅明显高于普通沥青混合料,需严格控制此档料含量.     

RCA沥青稳定碎石混合料最佳油石比试验研究

为了研究以废弃混凝土再生骨料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)替代部分原材料的沥青稳定碎石混合料的最佳油石比,以30%RCA掺量为例,按照相关要求确定30%RCA掺量ATB-25沥青混合料的初步设计级配,通过分析马歇尔试验各项指标数据对初步设计级配进行调整,确定最佳级配;应用最佳级配制作五组不同油石比的马歇尔试件,结合试验结果建立油石比与关键指标的关系曲线,确定最佳油石比.结果显示:30%RCA掺量ATB-25型沥青混合料最佳油石比为4.214%.     

基于路用性能的沥青混合料的最佳沥青用量

为了研究按路用性能确定沥青混合料的最佳沥青用量,采用旋转压实仪(GTM)模拟施工工况,分别对Sup-13、Sup-16两种级配进行了GTM成型试验,通过拟合测定的旋转稳定系数(GSI)随油石比变化曲线的曲率半径突变点,确定了Sup-13的最佳油石比为4.8%, Sup-16的最佳油石比为4.9%.室内模型足尺加速加载试验和试验路用性能长期观测表明:GTM法确定最佳沥青用量的沥青混合料路用性能优于马歇尔法;旋转稳定系数突变点确定的最佳沥青用量是合理的;突变点处的油石比与路用性能具有很好的相关性.     

橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能影响因素分析

通过室内小梁弯曲疲劳试验,对影响橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能的因素进行了研究.采用方差法分析各因素的显著性,得到不同试验条件下的疲劳寿命预估模型.研究结果表明:混合料的疲劳寿命在一定范围内随温度升高而逐渐降低;随沥青用量、橡胶颗粒掺量的增加疲劳寿命先增大后减小;沥青的针入度越大,软化点越小,混合料的疲劳寿命越低;各因素对疲劳寿命的影响顺序为:温度橡胶颗粒掺量沥青种类沥青用量.     

密实型废旧橡胶颗粒沥青混合料的降噪特性

对连续型密级配普通沥青混合料和橡胶颗粒沥青混合料降噪特性进行了研究,并分析了不同橡胶颗粒掺量,以及不同橡胶颗粒粒径下混合料减振降噪性能的变化趋势。结果表明：将废旧橡胶颗粒应用于连续密级配路面具有可行性。当混合料中橡胶颗粒掺量增加、粒径减小时,混合料的构造深度和动态模量增大,回弹率、回弹值、竖向振动加速度及相位角减小,表明橡胶颗粒沥青混合料的降噪性能提高。此外,不同加载频率的动态试验还表明车速越高,路面/轮胎间的能量衰减越慢,振动噪声越大。     

橡胶沥青胶浆低温流变特性灰关联分析

为评价不同组成因素对橡胶沥青胶浆低温流变特性的影响,采用弯曲梁流变仪,测出了3种胶粉掺量、3种胶粉细度以及8种粉胶质量比(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4)的橡胶沥青胶浆蠕变劲度和蠕变曲线斜率,并运用灰色理论分析了不同因素的影响程度。研究结果表明:橡胶沥青胶浆低温蠕变劲度模量随胶粉掺量的增加而减小,蠕变曲线斜率则呈增大趋势;20目胶粉具有最低的蠕变劲度模量和最大的蠕变曲线斜率;粉胶比增大会导致蠕变劲度模量增大和蠕变曲线斜率减小;粉胶比对橡胶沥青胶浆低温蠕变劲度模量影响最大,其次是橡胶粉掺量;基于橡胶沥青胶浆低温流变特性,建议粉胶比小于1.2,采用22%的胶粉掺量和20目胶粉。     

掺外加剂的橡胶沥青SMA混合料设计方法

为了研究橡胶沥青SMA混合料的配合比设计和路用性能,在普通SMA配合比设计方法的基础上,选择3种橡胶粉、1种基质沥青和4个间断级配,对橡胶沥青混合料配合比设计过程进行了详细的介绍;利用车辙试验和疲劳试验,分析了不同油石比、外加剂(如SBS、高模量耐久剂)等对混合料高温稳定性能和抗疲劳性能的影响。结果表明:与普通SMA混合料相比,橡胶沥青SMA混合料具有较小的矿粉用量和较大的目标空隙率;随着油石比的增大,橡胶沥青SMA混合料的高温稳定性能逐渐降低,抗疲劳性能则不断提高;车辙试验结果和疲劳试验结果呈现一致的规律,即油石比较大时,高模量耐久剂对混合料路用性能的提高作用更为明显。     

沥青乳化剂及沥青乳液性能研究

测定了4种沥青乳化剂的临界胶束浓度，临界胶束浓度下的表面张力以及沥青乳液的油-水界面张力和ζ电位，考察了胜华100#道路沥青的最佳乳化工艺条件以及水中阴，阳离子对油-水界面ζ电位的影响。研究结果表明，乳化剂的性质是决定乳化效果及沥青乳液基本性质的主要因素，乳化剂水溶液pH值对乳化效果的影响比乳化剂浓度和乳化温度的的影响大。乳化沥青油-水界面张力越低，ζ电位越高，乳状液的稳定性越好。     

沥青乳化剂及沥青乳液性能研究

测定了 4种沥青乳化剂的临界胶束浓度、临界胶束浓度下的表面张力以及沥青乳液的油水界面张力和 ζ电位。考察了胜华 10 0 # 道路沥青的最佳乳化工艺条件以及水中阴、阳离子对油水界面 ζ电位的影响。研究结果表明 ,乳化剂的性质是决定乳化效果及沥青乳液基本性质的主要因素 ,乳化剂水溶液 pH值对乳化效果的影响比乳化剂浓度和乳化温度的影响大。乳化沥青油水界面张力越低 ,ζ电位越高 ,乳状液的稳定性越好     

采用天然岩沥青改性的沥青混合料路用性能

以SK 70#沥青作为基质沥青,选用青川天然岩沥青作为外掺剂制备改性沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价改性沥青混凝土的路用性能,并分析岩沥青改性剂对混合料路用性能的影响.研究结果表明:掺入岩沥青改性剂后,岩沥青改性沥青混合料的高温性能、力学性能、抗疲劳性能和抗水损害能力有所提高,低温性能有所降低;但随着岩沥青掺量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,实际工程中,建议岩沥青的适宜掺量为8%.     

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.     

改性沥青在排水性沥青路面中的应用

为了研究改性沥青性能对排水性沥青混合料的影响,针对目前常用的几种类型改性沥青,通过粘韧性试验、60 ℃粘度试验、流淌试验、飞散试验、高温车辙试验和低温弯曲试验,对改性沥青和混合料进行了各项技术指标测试,系统评价了不同改性沥青对沥青混合料路用性能的影响,提出了中国排水性路面改性沥青技术要求的建议值.结果表明:不同类型的改性沥青其性能差别较大,应分别提出技术要求;冻融劈裂试验比残留稳定度试验能更好地评价排水沥青混合料的水稳性;添加少量木质素纤维可以明显提高沥青与矿料之间的握裹力,SBS改性沥青混合料和SBR改性沥青混合料各项指标都能达到与日本高粘度改性沥青相同的技术标准.     

热拌与温拌沥青混合料和易性试验

为了研究沥青混合料和易性,研发沥青混合料和易性指数测试仪,提出混合料和易性评价指标--和易性指数,分别测试在不同转速、不同级配类型、热拌及温拌条件下混合料和易性.结果表明:转速越大,和易性指数越小,表现出混合料和易性较差,随着试验温度升高,因转速造成的和易性差异减小;混合料公称最大粒径越大,其和易性指数越小,和易性越差,随着温度升高,粒径较小的混合料和易性提升幅度较大;基质沥青温拌混合料和易性指数最大,和易性最好,改性沥青热拌混合料和易性指数最小,和易性最差.当温度低于140℃时,基质沥青热拌混合料和易性指数较改性沥青温拌沥青混合料大,和易性好.当温度高于140℃时,基质沥青热拌混合料和易性指数与改性沥青温拌混合料相当,说明通过温拌技术,可使得改性沥青混合料和易性增加,可弥补因温度降低而造成的改性沥青混合料路用性能降低之不足.     

乳化沥青冷再生沥青混合料的研究

采用CAVF法进行冷再生混合料级配设计,采用普通乳化沥青、SBR改性乳化沥青和自行研制的乳化SBS改性沥青对广深高速公路旧路面回收料(RAP)进行了冷再生室内对比试验研究,试验结果表明乳化SBS改性沥青冷再生混合料性能优于其它两种类型乳化沥青冷再生混合料.同时,在旧料评价过程中,提出了细度模数比这一新的量化评价指标以评价旧料的结团状况.研究表明,细度模数比与旧料和再生混合料性能指标密切相关,对于旧料质量控制和再生混合料配合比设计具有较大的工程意义.     

乳化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影响

为提高乳化沥青冷再生混合料的和易性及早期强度,结合实际工程,对乳化沥青配方进行专项设计。并用现有的规范方法验证了设计配方的乳化沥青冷再生混合料的路用性能。结果表明,所设计的乳化沥青配方能够有效提高混合料和易性与早期强度。实体工程的成功应用充分说明了设计乳化沥青配方对提高冷再生混合料路用性能的重要性。     

厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

高速公路沥青路面的沥青混凝土配合比设计理论浅析

以合徐高速公路沥青混凝土面层设计为依据,通过沥青混合料中矿料级配的具体分析,沥青混合料经过碾压,认为粗细矿料级配是合理的,即不是开级配,又不是密集型悬浮原理,它是一种嵌挤紧密骨架型结构。这种级配无论从结构承重能力、高温稳定性、抗渗水能力和通车后变形性都是有利的。