玄武岩纤维在沥青混合料中的作用机理

玄武岩纤维具有较高的强度和弹性模量,与沥青和集料有较好的亲和力,在混合料中分散性好。为分析其在沥青混合料中的作用机理,对玄武岩纤维沥青胶结料进行动态剪切流变（DSR）试验和表观粘度试验,并利用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果,采用动态蠕变试验及车辙试验研究纤维对混合料高温抗剪切性能的提高作用。试验结果表明：在SBS原沥青中加入玄武岩纤维后,纤维胶浆的抗车辙因子值得到显著提高,其表观粘度曲线随着玄武岩纤维掺量的增加呈上升趋势;玄武岩纤维沥青混合料的稳定度和浸水马歇尔稳定度值明显增大,且随着纤维掺量的增加而递增;玄武岩纤维的加入显著提高了动态蠕变试验沥青混合料的流变次数,其对混合料动稳定度有明显的增强作用。     

不同纤维沥青混合料性能研究

选用玄武岩纤维、木质素纤维以及聚酯纤维对AC-13C、SMA-13沥青混合料展开研究.通过对三种纤维沥青混合料相关性能研究,确定路用性能改善效果最优的纤维及纤维的最佳掺量;通过对不同纤维AC-13C、SMA-13混合料进行矿料级配设计及马歇尔试验,确定不同纤维掺量时混合料的最佳油石比及最佳纤维掺量;通过对不同纤维在最佳掺量时AC-13C、SMA-13混合料进行高温抗车辙、低温抗开裂以及抗水毁等路用性能试验得出,AC-13C沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.4%、0.4%、0.3%,SMA-13沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.5%、0.4%、0.4%,三种纤维在最佳掺量时均能改善AC-13C、SMA-13沥青混合料的路用性能,其中玄武岩纤维改善效果最优.     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

浅析掺入纤维后对沥青混凝土性能的改善

在Ac.SMA.OGFC3种级配形式的沥青混合料中分别掺入国产聚酯纤维.聚丙烯腈纤维和未质素纤维.潮定纤维沥青混合料的路用性能,包括混合料马歇尔稳定度.高温稳定性.低温抗裂性.水稳性.渗水性.抗车辙性能和抗滑性能.分析了纤维增强沥青混合料强度形成机理.与无纤维沥青混合料试验结果进行对比,3种纤维沥青混合料的路用性能都有不同程度的提高,聚酯纤维与聚丙蚌腈纤维的综合改善性能优于木质素纤维.通过抗车辙试验.确定了聚酯纤维满足不同交通量下的设计用量.技术经济分析表明,纤维沥青混合料经济效益明显,具有良好的应用前景.     

不同纤维沥青胶浆抗剪切性能试验研究

在沥青路面工程中,纤维较多应用于提高沥青混合料的高温抗车辙性能,如城市道路交叉口或公路的长大纵坡路段。纤维沥青胶浆的抗剪切性能直接影响沥青混合料的高温抗车辙性能。采用沥青胶浆的直剪试验,探究不同纤维沥青胶浆的抗剪切力学性能,并对比不同纤维及纤维的掺加方式对沥青胶浆高温性能的改进效果。试验结果表明:沥青胶浆中加入纤维,其抗剪强度显著提高。玄武岩纤维+聚酯纤维胶浆的抗剪强度最高。纤维沥青胶浆抗剪强度的提升原因是黏聚力C和内摩阻角φ的增大,但主要是黏聚力C增大,其对抗剪强度的贡献率约为78%;掺入纤维的沥青混合料动稳定度明显提高,聚酯纤维+玄武岩纤维混掺地效果最好,这与沥青胶浆剪切试验结果一致。     

填料对沥青胶浆路用性能的影响

采用流变学方法定量研究填料对沥青胶浆性能的影响,所用填料包括矿粉、水泥和纤维．结果表明：填料能够明显提高沥青胶浆的高温性能,但不同填料的影响程度不同;在相同掺量下,水泥优于矿粉,聚酯纤维优于玄武岩纤维．通过沥青混合料的马歇尔稳定度试验与CPN车辙试验证实了以上结论的正确性．另外,在沥青胶浆中掺入填料还可以明显提高胶浆的抗疲劳因子,所以,采用科学的方法确定填料的最佳掺量是平衡沥青胶浆高温性能与抗疲劳性能的一种手段．     

基于响应曲面法的SMA沥青混合料试验研究

在沥青混合料配合比设计中,通常采用控制变量法研究单个因素对于沥青混合料性能的影响.为了同时研究多个实验变量对试件的影响并得到最优配比,本文以玄武岩纤维长度、玄武岩纤维掺量、油石比为影响因素,将空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度、流值作为响应指标,利用响应曲面法对玄武岩纤维SMA沥青混合料配合比进行设计.得到玄武岩纤维长度为6mm、掺量为0.38%、油石比为6.56%时制备得到SMA沥青混合料性能最优.同时预测出此设计下马歇尔稳定度为10.49kN、流值30.86mm、空隙率4.0%、矿料间隙率17.77%、沥青饱和度77.44%,最终试验表明,实测值与预测值之间的误差不超过5.6%,表明了以响应曲面法在沥青混合料配合比优化设计中的适用性和可靠性.     

橡胶颗粒对沥青混合料马歇尔力学指标的影响

参考AC-13沥青混合料级配,将橡胶颗粒代替沥青混合料中部分细集料,以骨料的形式加入到沥青混合料中,通过室内马歇尔试验分析橡胶颗粒对沥青混合料马歇尔力学指标的影响研究表明:加入橡胶颗粒后沥青混合料的马歇尔稳定度将会降低,流值增加;采用小粒径的橡胶颗粒比采用大粒径的橡胶颗粒的沥青混合料的马歇尔稳定度提高,流值降低;采用石油沥青比采用SBS改性沥青的橡胶颗粒沥青混合料的马歇尔稳定度低。     

偶联剂改善沥青混凝土性能及油石界面试验研究

试验探讨了偶联剂作为油石界面改性剂对沥青混凝土性能改善的可能性.试验发现,偶联剂无论对酸性花岗岩石料还是中性玄武岩石料的沥青混凝土性能都具有明显的改善作用.添加偶联剂的沥青,对石料的黏附等级达到5级,而改性前的沥青与花岗岩和玄武岩的黏附等级仅为2级和3级;马歇尔稳定度比基质沥青混凝土提高10%～20%,马歇尔模数提高约6%,残留马歇尔稳定度提高18%～28%,3次冻融循环后的劈裂强度比相对于基质沥青混凝土提高25%～33%.红外光谱分析证实,偶联剂在花岗岩和玄武岩石料表面均形成一层偶联层.消耗石料表面残留水分、形成偶联化层和提高沥青在石料表面的润湿速度是硅烷偶联剂改善油石界面的根本原因.     

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。     

侵蚀对透水纤维沥青混合料水稳定性的影响

沥青路面在冬季容易受到融雪剂的侵蚀,对道路的性能产生影响,不利于行车安全。为此,通过设置盐分浓度、种类以及聚酯纤维掺量三个变量来研究不同环境下透水沥青混合料水稳定性的变化情况。在透水沥青混合料中掺加不同掺量的聚酯纤维（0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%）,选用矿料级配PAC-13制作马歇尔试件。并将试件放在不同浓度的NaCl盐溶液（0%、13%、26%）中,以及不同浓度的Na2SO4盐溶液（0%、8%、16%）中,进行侵蚀以及冻融。由试验结果得出：盐分对透水纤维沥青混合料的侵蚀随着两种盐溶液浓度的增加而更加严重;并且,盐溶液浓度越大,冻融劈裂抗拉强度比越小,说明试件的水稳定性越差;相较于NaCl溶液,Na2SO4溶液对试件的侵蚀更明显。聚酯纤维的掺量存在最佳值,当掺入0.4%的聚酯纤维时,透水沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比最大,水稳定性最好,抗盐分侵蚀的能力最强。     

聚酯纤维沥青胶浆及混合料路用性能

 为研究聚酯纤维沥青混合料的性能,引入木质素纤维作对比,对两种纤维的技术指标进行测试;通过动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验、车辙试验、低温弯曲小梁试验、冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验分别对无纤维和掺加聚酯纤维、木质素纤维的沥青胶浆和沥青混合料性能进行试验研究,并分析其改善机制。结果表明,掺加纤维能显著地改善沥青混合料的路用性能,聚酯纤维沥青混合料比木质素纤维混合料具有更优良的路用性能。     

钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,本文研究掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl：CaCl2：CH2COONa=1：1：2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0%、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明：聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面粘附作用的改性机理。微观分析表明：掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。     

温度与氯盐作用下橡胶粉沥青混合料试验研究

以基质沥青混合料与80目10%橡胶粉沥青混合料为试验对象,分析橡胶粉沥青混合料在温度和氯盐侵蚀耦合作用下对马歇尔试验结果的影响。试验考虑了Na Cl溶液浓度和浸泡时间2个因素,进行了18组试验。结果表明:基质沥青混合料和橡胶粉沥青混合料在Na Cl溶液中,随着浸泡时间的延长,稳定度呈现下降趋势;橡胶粉具有改善沥青混合料抵抗温度、盐侵蚀的能力。SEM微观分析表明:Na Cl溶液的盐腐蚀加剧了沥青混合料的进一步损伤。     

钢渣沥青混凝土耐久性室内试验研究

钢渣体积安定性不良且变异性大,当钢渣作为集料用于沥青混凝土时,存在体积稳定性不足和耐久性不明风险,长期服役过程中可产生体积膨胀甚至开裂,严重制约了其在道路建筑领域中的大规模应用。通过游离氧化钙含量、浸水膨胀率及集料压蒸试验检测了不同产地钢渣的体积稳定性,提出了钢渣集料体积安定性快速评价方法与控制指标。利用马歇尔试件和圆形切片试件的长期高温浸水试验分析了钢渣沥青混合料的体积稳定性能,并采用长期浸水后间接拉伸强度、回弹模量、疲劳寿命及车辙永久变形综合评价钢渣沥青混凝土力学性能的耐久性。结果表明：钢渣集料压蒸试验条件较为苛刻,可快速检测体积安定性,其胀裂粉化率宜不大于5%。在长期高温浸水条件下,沥青膜无法阻止水分侵入到钢渣集料内部,导致其沥青混凝土产生体积膨胀和性能衰减。钢渣沥青混凝土圆形切片试件能很好地反映出鼓包、裂纹的产生与演化过程。通过玄武岩沥青混凝土作为基准进行对比分析,提出了基于力学性能的钢渣沥青混凝土耐久性控制基准。     

矿物纤维对SMA混合料性能影响的试验研究

通过在SMA-13混合料中加入掺量分别为0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%的矿物纤维,研究矿物纤维对SMA-13混合料路用性能的影响,并寻求最佳纤维掺量.试验结果表明,矿物纤维对SMA-13混合料的马歇尔稳定性、水稳定性和高温稳定性均有明显的改善作用;随着矿物纤维掺量的增加,SMA-13混合料的最佳油石比、马歇尔稳定度、浸水残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比和动稳定度均呈先增大后减小的趋势.综合考虑矿物纤维掺量对SMA-13混合料各项路用性能的影响,建议最佳掺量取0.45%.