沥青结合材料低温抗裂性能分析及寒区新型沥青混合料设计

为了解决寒区沥青路面低温开裂现象,设计适用于寒冷地区应用的新型沥青混合料.基于小梁弯曲试验获取基质沥青、沥青胶浆、沥青细料组合体低温应力-应变曲线,以弯曲应变能密度临界值评价上述3类结合材料的低温抗裂性能.掺配不同粒径的胶粉颗粒使之与AC-13混合料中的细矿料级配一致,并替换50%,的常规细矿料从而制备寒区高性能沥青混合料.通过车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验对其路用性能进行评价.结果表明常规沥青细料组合体极差的低温抗裂能力是寒区沥青混合料低温开裂的重要原因.以同级配的胶粉颗粒体替代50%,的常规细矿料后,沥青混合料的路用性能得到明显改善,其低温抗裂性能、水稳定性能有较大提高,但其高温稳定性能略有降低.该项研究为后续寒区沥青路面的设计及施工奠定理论基础.     

纳米改性沥青混合料路用性能

通过室内试验研究了纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比.结果表明,纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的高温稳定性较基质沥青提高了56%～77%,水稳定性提高了3%～7%,与SBS改性沥青相比则相差不大.其中,纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性最优,较SBS改性沥青分别提高86%和3%.纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料和纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的低温抗裂性较基质沥青略有降低,但仍能满足沥青路面对低温抗裂性能的要求.因此,纳米改性沥青混合料具有优良的路用性能,可适用于沥青改性技术中.     

延庆崇礼高速公路沥青混合料低温性能试验研究

为了合理推荐延庆崇礼高速公路路面面层低温性能优越的沥青混合料,首先选取3种沥青混合料:沥青玛蹄脂碎石-13(stone mastic asphalt-13,SMA-13)、密级配沥青混合料-13(asphalt concrete-13,AC-13)、连续级配沥青混合料-13(superpave-13,SUP-13),在同一苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性沥青条件下,通过室内试验的方法研究3种沥青混合料的低温开裂性能,然后基于以上所得低温性能优越沥青混合料,替换SBS改性沥青为环氧沥青,研究其低温性能变化。结果表明:延庆崇礼高速公路沥青路面面层在抵抗低温影响方面宜采用SMA-13沥青混合料,如果经济允许最好采用SMA-13环氧沥青混合料;且对于常年冬季平均最低温度低于-5℃的地区,都宜选用SMA-13沥青混合料作为沥青路面面层;而对于常年冬季平均温度高于15℃的地区,宜选用AC-13沥青混合料作为沥青路面面层。     

离子型聚合物改性沥青混合料性能分析

为提升沥青混合料的路用性能及自愈性能,选用离子型聚合物乙烯—甲基丙烯酸甲酯(EMAA)和SBS分别作为愈合剂和改性剂,制备EMAA/SBS改性沥青混合料。采用高温性能试验、小梁弯曲试验、耐久性试验以及自愈性能试验,评价了EMAA/SBS改性沥青混合料的路用性能和自愈性能。结果表明:EMAA/SBS改性沥青混合料的高温稳定性、耐久性和自愈性能均优于SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料,而EMAA/SBS改性沥青混合料的低温抗裂性略低于SBS改性沥青混合料,但仍能满足规范中要求。由此可见,EMAA可显著改善SBS改性沥青混合料除低温抗裂性外的路用性能和自愈性能,可将其应用于沥青路面中。     

延庆崇礼高速公路沥青混合料低温性能研究

为了合理推荐延庆崇礼高速公路路面面层低温性能优越的沥青混合料,首先选取三种沥青混合料（SMA-13、SUP-13、AC-13）,在同一SBS改性沥青条件下,通过室内试验方法研究了三种沥青混合料的低温开裂性能,然后基于以上所得低温性能优越沥青混合料,替换SBS改性沥青为环氧沥青,研究其低温性能变化。结果表明：延庆崇礼高速公路沥青路面面层在抵抗低温影响方面宜采用SMA-13沥青混合料,如果经济允许最好采用SMA-13环氧沥青混合料;且对于常年冬季平均最低温度低于-5℃的地区,都宜选用SMA-13沥青混合料作为沥青路面面层;而对于常年冬季平均温度高于15℃的地区,宜选用AC-13沥青混合料作为沥青路面面层。     

沥青混合料老化后的低温性能

沥青路面的耐久性与沥青混合料抗老化性能密切相关。为了研究老化对沥青混合料低温性能的影响,通过对2种级配的基质沥青和改性沥青混合料老化后的低温弯曲试验,分析了老化作用对其低温性能的影响。结果表明:细级配混合料低温性能要优于粗级配混合料,但老化后弯拉应变衰减幅度大;改性沥青混合料的低温性能好于基质沥青混合料,且其老化后弯拉应变衰减幅度也较小;长期老化对沥青混合料低温性能的影响最严重。建议在沥青混合料低温性能评价中应考虑老化作用的影响。     

矿料级配对沥青混合料低温性能的影响

为了研究级配对沥青混合料低温性能的影响，探讨沥青混合料低温性能评价方法，借鉴SHRP和贝雷法级配初拟几种级配，对其低温性能进行了试验研究和比较，并推荐了低温性能好的级配。在分析沥青路面低温开裂机理和分析试验结果的基础上，提出了沥青混合料低温性能的合理评价方法，认为沥青混合料低温收缩性和低温柔性是反映沥青路面低温抗裂性能的2个方面，小的收缩性和高的低温柔性使沥青混合料具有较高的抗低温开裂的潜能；应综合收缩系数和低温破坏应变2个指标评价沥青混合料低温性能。     

SEAM沥青混合料在寒冷地区应用研究

研究SEAM改性沥青流变特性、SEAM沥青混合料高低温稳定性、水稳定性等路用性能,侧重研究该种混合料在我国低温地区应用的可行性.依据质量替代原则采用SEAM改性剂替换部分沥青制备SEAM改性沥青.采用动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验评价SEAM改性沥青的流变特性.采用车辙、低温劈裂、低温弯曲及真空饱水残留稳定度试验评价SEAM沥青混合料的路用性能.结合长春至松原高速公路连接线工程铺筑试验路段,并将AC-13Ⅰ型SEAM沥青路面与常规路段SMA-13沥青路面进行了技术比较.合理替代量的SEAM改性沥青流变特性及混合料路用性能得到明显改善,改性剂替代量增加,混合料低温弯曲破坏应变及残留稳定度降低.SEAM混合料试验路段内路表弯沉、芯样低温条件下的马歇尔稳定度及芯样水稳定性与常规路段SMA路面大致相当.SEAM沥青混合料路用性能优良,由于沥青用量降低所以工程投入减少,应该被推广使用.     

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.     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

RAP掺量对半柔性路面路用性能的影响

为了探究再生沥青混合料(RAP)掺量对再生半柔性路面路用性能的影响,以体积法设计基体沥青混合料级配.通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂实验、低温劈裂实验及车辙实验,分析评价不同RAP掺量再生半柔性路面路用性能.结果表明:RAP材料的变异特性、RAP掺量变化等因素使不同路用性能呈现不同变化趋势;当RAP掺量较低时,相关路用性能指标表现良好,当RAP掺量过高时,路用性能明显下降,且劈裂抗拉强度比不满足规范要求;RAP掺量对车辙深度、劈裂抗拉强度和残留稳定度影响较大.     

基于SHRP方法的不同层位旧沥青性能试验评价

针对某高速公路沥青路面不同层位的回收沥青及其短期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT）和长期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT＋压力老化PAV）后的沥青,应用Superpave技术中的PG分级方法开展动态剪切流变（DSR）和低温弯曲梁流变（BBR）试验,分别评价它们的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能.同时,利用沥青混合料简单性能试验仪（SPT）进行不同层位沥青混合料的重复加载永久变形试验,评价它们的高温稳定性能.研究结果表明,不同层位面层的旧沥青由于沥青品种、老化程度不同,所测试出的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能都有所差异.高温稳定性增强了,但低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能均有所降低,需进一步提高.还确定了不同层位沥青的最高和最低的路面设计温度等级.     

SBS改性沥青路面经济效益和应用前景分析

结合丹东—本溪高速公路工程,对采用SBS改性沥青的路面的经济效益进行了分析,认为SBS改性沥青比普通沥青针入度下降,软化点提高,高温稳定性增强,车辙现象减少,脆点降低,低温延度增加,低温开裂减少,从而延长了路面寿命,其结论可供类似工程项目参考·     

基于RSM的炭黑硅烷偶联剂复合改性沥青路用性能研究

炭黑对于沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性有很好的改性效果,但对于其水稳定性改性效果不明显,而硅烷偶联剂可以用于提升路面的抗水损能力,所以本文提出将炭黑和硅烷偶联剂同时加入沥青混合料中,研究复合改性沥青的路用性能。采用响应曲面法设计试验、进行试验然后分析结果,得到合成炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳改性条件,并通过车辙试验、真空饱水马歇尔试验及小梁低温弯曲试验来研究炭黑/硅烷偶联剂复合沥青混合料的路用性能。借助响应曲面法,得出了制备炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳炭黑、硅烷偶联剂的用量及剪切时间;通过车辙试验、马歇尔实验及低温小梁弯曲试验得出炭黑/硅烷偶联剂复合改性剂可有效地提升沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性;其中硅烷偶联剂主要提高了其水稳定性和高温稳定性,而炭黑主要是提高了沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性。     

长寿命路面超薄磨耗层冷拌冷铺沥青性能试验研究

针对长寿命路面超薄磨耗层的性能要求,研究开发了一种新型的冷拌冷铺改性乳化沥青环保材料作为长寿命路面超薄磨耗层的关键材料.与一般的改性乳化沥青和溶剂型冷拌冷铺沥青相比较,该种冷拌冷铺改性乳化沥青在技术上要求更为严格,通过试验得出了该型冷拌冷铺改性乳化沥青的主要技术标准,并分析了材料选配、生产工艺及各流程需注意的关键技术问题,为该种新型的冷拌冷铺改性乳化沥青环保材料的生产和应用技术开发提供了一定的技术依据.     

玄武岩短切纤维改性沥青混合料路用性能分析

为改善沥青路面的质量,延长路面的使用寿命,探讨玄武岩短切纤维在增强沥青混合料路用性能方面的适用性,选用AC-13C型级配,通过高温稳定性、水稳定性、低温性能、疲劳性能,对比研究玄武岩短切纤维改性沥青混合料的路用性能.试验结果表明:玄武岩短切纤维沥青混合料各项路用性能均能满足规格的要求.掺加玄武岩短切纤维可提高沥青混合料...     

不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料路用性能分析

为研究不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料的路用性能,本文通过在70#A级基质沥青中掺加不同质量胶粉,利用沥青激光回弹试验、沥青接触角试验分析了沥青PG等级以及沥青胶结料与集料之间的粘附特征,确定了橡胶沥青路面结构上、中、下面层的最佳胶粉掺量(即上面层SMA-13添加30%,中面层AC-20添加40%,下面层AC-25添加50%);通过对不同胶粉掺量橡胶沥青混合料的汉堡车辙试验、低温弯曲抗裂试验及直接剪切试验等力学性能研究得到了：胶粉的掺入可增强沥青胶结料与集料间的内聚力,使沥青混合料的塑性变形能力变强,有效改善了橡胶沥青混合料不同结构层的水稳定性和高温抗车辙能力,提高了橡胶沥青混合料的抗裂性能和抗疲劳性能。结合工程实例,借用三维雷达检测系统,评价了现场橡胶混合料沥青路面结构层摊铺的整体性和材料厚的均匀性等道路内部状况;通过现场路面取芯后CT扫描,获取了现场路面结构的集料-空隙三维空间分布情况,得到了胶粉的加入能促进沥青胶结料与集料间的分子运动,有效改善沥青混合料的孔隙分布情况,使路面内部材料更加均匀分布,充分发挥橡胶沥青路面优良的路用性能。     

SBS物理和化学改性沥青混合料路用性能研究

对SBS改性沥青混合料进行了一系列室内试验研究,包括高温车辙试验、APA车辙试验、低温弯曲试验、残留稳定度和冻融劈裂试验等.研究结果表明,SBS化学改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均比SBS物理改性沥青混合料好.SBS化学改性沥青混合料具有良好的路用性能,是一种值得推广的沥青路面材料.     

岩沥青与玄武岩纤维复合改性沥青混合料性能研究

岩沥青改性沥青具有较好的抗车辙能力、抗水损坏能力和抗疲劳能力,但低温抗裂性能较差,以玄武岩纤维和聚酯纤维作为岩沥青的增强材料,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和三轴剪切试验分别对比了岩沥青和纤维复合改性沥青混合料、基质沥青混合料以及SBS(styrene butadiene styrene)改性沥青混合料的高、低温性,水稳定性能,力学性能。试验结果表明,青川岩沥青与纤维复配的复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,纤维的加筋作用能够有效改善岩沥青改性沥青的低温抗裂性能,且玄武岩纤维的改性效果优于聚酯纤维,推荐最佳的复配方案为6%青川岩沥青+0.30%玄武岩纤维。     

RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响分析

为了确定热再生沥青混合料合理的旧沥青路面材料(RAP)掺量,依托浙江省102省道杭昱线(临安段)旧沥青路面厂拌热再生利用试验路,通过大量室内试验,进行了不同RAP掺量的热再生沥青混合料AC-20C的目标配合比设计和路用性能分析.研究结果表明,旧沥青中掺加5%的再生剂和70%的新沥青,再生后的调和沥青可以达到A-70#目标沥青的性能要求;随着RAP掺量的增加,热再生沥青混合料的总最佳油石比和新料最佳油石比线性增加,而新沥青用量线性减少;RAP掺量在20%~40%之间时,热再生沥青混合料的各项路用性能均满足规范的技术要求,且随着RAP掺量的增加,热再生混合料的高温稳定性呈指数关系增强,低温抗裂性、抗渗性和抗滑性呈线性减弱,水稳定性在RAP掺量为30%时达到最大.为此,按30%RAP掺量铺筑了试验路,经通车两年考验,取得了优良的应用效果.