相变沥青混合料可行性及性能研究

提升道路除冰雪能力是保障冬季行车安全的重要手段,相变沥青路面作为一种环境友好型技术具有良好的应用前景。为了确定相变沥青混合料融冰雪是否具有实际应用价值,通过显微镜观测固固相变材料相变过程,测定相关热力学参数。对相变沥青混合料路用性能进行检测,开发了3种融冰雪性能评价方法。结果表明,固固相变材料会发生为结晶态和非晶态的相互转变,熔融焓值在吸放热过程中差距不大,均超过70 J/g,且50次衰减率在2.8%,可以满足沥青路面长期使用需求;随着相变材料掺加量的增加,沥青混合料高温稳定性降低,低温抗裂性提升,抗水损性能先上升后下降,但均能满足规范要求,相变材料掺加量超过0.3%才具有明显的融冰雪效果。可见,固固相变材料可以作为外掺剂加入沥青混合料中,基于路用性能角度相变材料掺量在0.3%～0.5%比较合适,相变沥青混合料不适应于全天低于0℃的地区,需要结合其他除冰雪措施才能保障道路通行能力。     

骨料级配对相变沥青混合料性能的影响

相变沥青混合料是一种可以调节沥青混凝土路面温度的新型功能性路面材料,其中,沥青混合料骨料级配对相变沥青混合料的路用性能和调温性能有何影响值得深入研究。本文选择两种复合定型相变材料(CPCM)石蜡/膨胀石墨/高密度聚乙烯(简称为PHDP)和道路温度调节材料(简称为DTC)两种相变材料,首先利用傅里叶红外光谱(FT-IR)试验,对CPCMs与沥青之间的反应进行了定性分析。其次,分别制备级配类型为AC-16与AC-20的相变沥青混合料,通过路用性能试验和调温试验评价不同骨料级配对相变沥青混合料路用性能与调温效果影响影响。结果表明,两种CPCM与沥青之间均为物理反应;相比级配类型AC-16,AC-20可以显著提高含PHDP的相变沥青混合料的路用性能与调温效果,但是对于含DTC的相变沥青混合料的改善效果不显著。     

聚酯纤维在沥青混合料中的应用

当前公路交通向着交通密度大、轴载重、渠化交通的方向发展，对道路的使用性能提出更高的要求，沥青混凝土路面作为主要的路面结构形式，要提高其路面使用性能，提高沥青混合料性能是关键，而掺加聚酯纤维是目前工程界较为关注的提高沥青混合料性能的技术措施之一。     

冻融条件下相变沥青混合料的低温抗裂及调温性能

为研究相变材料对温拌沥青混合料的低温抗裂性影响规律及其低温调温性能,采用低温劈裂试验、约束试件温度应力试验、核磁共振技术、差示扫描量热法进行表征,并实测了试验路段面层温度。结果表明：相变材料在升降温过程中均能很好地实现吸热放热,通过焓值对比发现其在降温过程中的调温效果更加明显;根据试验路段现场测温可知,相变沥青路面比普通沥青路面高6℃左右,降温开始时间延迟了60 min左右。而随着相变材料掺量的增大,相变沥青混合料的劈裂强度降低,冻断温度和转折点温度升高,孔隙率增大,这都降低了沥青混合料的低温抗裂性。相关性分析表明,孔隙度与低温劈裂强度、冻断温度和转折点温度的相关系数都在0.97以上,各指标紧密关联。可见,将相变材料掺入沥青混合料能够有效提升沥青路面内部的温度,但会对沥青路面的抗裂性能造成一定的负面影响。同时,冻断温度和转折点温度的Logistic曲线拟合发现,当相变材料掺量为3‰时,沥青混合料的强度既能保证规范要求,又能表现出稳定的调温性能。     

沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响

在沥青混合料设计中，对沥青胶浆在沥青混合料中的作用认识模糊，并且对沥青胶浆的作用重视不够。按照胶浆理论，将沥青胶浆作为沥青混合料构成中的重要部分，研究了粉胶比变化、纤维对沥青混合料高、低温性能的影响。研究表明，沥青混合料的性能不仅受沥青用量和填料量的影响，更重要的是受填料与沥青相对比例的影响；在沥青混合料设计时应注意结合工程实际作出相应的设计和控制；减少粉胶比，并加入适量纤维，可显著改善沥青混合料的低温柔性的低温松弛能力，同时也使沥青混合料的高温性能得到较大的提高。     

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.     

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。     

硬质沥青及其混合料路用性能的试验研究

硬质沥青是低标号基质沥青,具有针人度小、粘稠度大、软化点高、延度小的特点,其高温性能优良,温度敏感性较好,但低温性能略差.针对硬质沥青及其混合料的性能指标,尤其是高、低温性能,水稳定性能和疲劳性能,同时与石油沥青Ah-70#、SBS改性沥青进行对比试验研究,以全面了解硬质沥青的使用性能.研究结果为夏季炎热地区、重载交通和长大纵坡路段应用硬质沥青提供了参考.     

垃圾焚烧炉渣粉替代矿粉对沥青混合料性能的影响

探讨了生活垃圾焚烧(MSWI)炉渣粉料(BAP)100%(质量分数)替代矿粉配制沥青混合料的可行性及其对沥青混合料性能的影响.进行了炉渣粉沥青混合料的配合比设计,分析了炉渣粉料对各项马歇尔指标以及沥青用量的影响;评价了炉渣粉料对沥青混合料路用性能的影响.结果表明:炉渣粉料的加入会使设计沥青用量增加,沥青混合料的马歇尔稳定度有所提高;炉渣粉料的表面形貌粗糙多孔,提高了沥青混合料的高温稳定性;炉渣粉料替代矿粉后,设计沥青用量的增加和混合料内部嵌挤结构的增强可以改善沥青混合料的低温抗裂性能;炉渣粉料中的Si O2和金属氧化物会导致沥青混合料的水稳定性有略微的降低;沥青对炉渣粉料的浸润更加良好,黏附状况更加理想.     

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。     

水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响

为了研究水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响,通过浸水马歇尔、冻融劈裂、室内车辙、低温弯曲和单轴抗压强度试验,研究了不同水泥掺量替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响。结果表明:水泥替代矿粉可显著提高橡胶沥青混合料的水稳定性、高温性能和单轴抗压强度,掺加水泥对低温性能影响不显著;掺加2%～4%水泥的橡胶沥青混合料水稳定性效果最佳;掺加4%水泥的橡胶沥青混合料高温稳定性和抗压强度效果明显。综合考虑水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能最佳掺量为2%～4%,研究成果为不同地区水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能的最佳掺量提供参考。     

玻璃纤维改性相变沥青混合料路用性能

为研究玻璃纤维对聚乙二醇(PEG)沥青混合料性能的增强效果,探究玻璃纤维掺量对其性能的影响规律,通过车辙试验、半圆弯拉试验、冻融劈裂试验研究了玻璃纤维PEG沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并利用室外调温试验研究掺加玻璃纤维前后PEG在沥青混合料中的降温效果。结果表明:玻璃纤维掺量为0.2%时,PEG沥青混合料的高温稳定性较好,动稳定度比未掺时高51%;玻璃纤维对混合料低温性能、水稳定性有影响,但效果不明显;玻璃纤维几乎不会影响PEG对沥青混合料的降温效果。可见玻璃纤维能显著提高PEG沥青混合料的高温稳定性且不会破坏PEG材料的调温性能。     

DE硅改沥青及其混合料的路用性能

复合型硅改性剂（DE）是无机沥青改性剂，它具有效果好、使用方便、经济性好等特点。采用实验方法研究了DE改性剂的特点、改性沥青的性能及改性沥青混合料的路用性能。结果表明：DE改性沥青与基质沥青相比，软化点升高，135℃粘度增大，针入度指数增加，当量脆点T1.2降低，说明改性后高温、低温性能与温度敏感性都有改善；DE改性沥青混合料与基质沥青混合料相比动稳定度提高了74％，冻融劈裂比提高了20％以上，抗疲劳性能也有较大幅度的提高。     

直馏沥青与半氧化沥青及其混合料性能对比研究

为了研究直馏和氧化两种工艺生产的沥青及其混合料路用性能特点,选择两种生产工艺下的70#和90#沥青进行沥青常规指标试验,并分别用四种沥青和AC-16级配配制混合料进行马歇尔试验,对比研究直馏沥青混合料和半氧化沥青混合料高温、低温和水稳定性等路用性能的特点。结果表明,氧化工艺相比较于直馏工艺,能改善沥青高温性能,但在提高沥青的低温性能和抗老化性方面不如直馏工艺;半氧化沥青混合料抗压强度高于直馏沥青混合料;半氧化沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性和低温状态下的水稳定性均在一定程度上优于直馏沥青混合料;鉴于两种沥青各有优缺点,对于高标准重交通道路的石油沥青,建议采用直馏和半氧化综合生产工艺。     

纤维沥青胶浆流变特性对混合料路用性能的影响

纤维沥青混凝土在公路建设中得到越来越广泛的应用,为分析纤维沥青混合料的高低温性能,本文对纤维沥青胶浆的流变特性进行了研究,并通过室内试验,分析了纤维沥青胶浆流变特性对沥青混合料高温和低温性能的影响。建立了纤维沥青胶浆流变特性与混合料路用性能之间的联系,为研究纤维混合料的各项性能提供了新的思路。     

不同纤维及沥青复合改性BK-10混合料路用性能

【目的】对目标空隙率为13%的半开级配沥青混合料所用沥青和纤维进行优选,以提高混合料路用性能,实现其功能性与耐久性的平衡。【方法】对不同的沥青、纤维和矿粉进行8种组合制备不同的半开级配沥青混合料,通过开展室内试验,测试各混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能,对比分析沥青、纤维和矿粉对沥青混合料路用性能的影响,并基于表面能理论以及通过开展动态剪切流变试验和延度试验,进一步分析论证复合沥青和复合纤维改善混合料路用性能的原因和效果。【结果】复合沥青与集料的黏附性最强,复合纤维与沥青胶浆结合能力最好。【结论】采用5%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrenebutadiene-styrene,SBS)与15%橡胶粉复合改性沥青,以及用复合纤维(木质素纤维与玄武岩纤维质量比为1∶1)制备的半开级配沥青混合料的路用性能最优。     

浅谈道路自调温融冰雪相变技术应用与研究

沥青路面以良好的平整度、舒适性和低噪音等优势被广泛应用于公路和城市道路,但沥青路面与温度有关的高温车辙、低温开裂等病害仍明显影响着沥青路面的使用性能与使用寿命,同时冬季雨雪天气造成的路面结冰等形成安全隐患、影响过往车辆正常通行.本文主要以道路自调温融冰雪相变技术的实际应用为例,阐述相变材料调温机理,分析在不同温度下的相...     

电气石改性沥青混合料路用性能

为深入研究电气石类型、掺量对改性沥青混合料路用性能的影响,将经过表面改性的电气石加入到基础沥青中,采用高速剪切法制备电气石改性沥青,借助扫描电镜试验(SEM)分析电气石与沥青的相容性;将电气石改性沥青应用到GAC沥青混合料中,通过高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及疲劳试验等,系统研究电气石类型与掺量对沥青混合料高温性、低温抗裂性、水稳定性以及抗疲劳性等路用性能的影响规律,并应用疲劳方程对疲劳试验结果进行回归分析。研究结果表明:电气石与沥青相容性良好;电气石能改善沥青混合料的高温、低温、水稳定性及抗疲劳性等路用性能;对于不同类型电气石,325目电气石改性沥青混合料的高温性能和水稳定性能优于5 000ions(5 000离子)电气石负离子粉改性沥青混合料,而5 000ions电气石负离子粉改性沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能较好。     

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.