沥青路面粘层材料性能的试验

沥青路面层间材料粘结性能的优劣直接关系到路面的整体受力状态,进而影响路面的使用寿命。利用自行研发的多功能剪切仪,对普通沥青、SBS改性沥青和SBS改性乳化沥青这3种常用的粘层材料在不同温度及洒布量条件下的粘结性能进行试验研究,提出以不同温度下的粘结抗剪强度作为评价指标。结果表明:3种材料的粘结抗剪强度均随着温度的升高而减小,但随温度的变化规律有所不同;相比而言,在较低洒布量时,SBS改性乳化沥青表现出更优异的粘结性能,且最佳洒布量为0.5～0.7kg/m2。     

水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能研究

研究了水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能随温度的变化规律,同时探究了黏结层的温度性能以及直剪与斜剪剪切强度之间的关系. 对比分析了4种涂膜黏结层（SBS改性沥青、WTR改性沥青、WTR/APAO改性沥青、AMP-100二阶反应型黏结涂料）和3种改性沥青碎石黏结层（SBS改性沥青碎石、WTR改性沥青碎石、WTR/APAO改性沥青碎石）的拉拔及剪切强度差异. 采用回归分析法获得层间强度随温度的变化规律;计算不同温度下层间强度与常温（20 ℃）下层间强度的比值,用于黏结层剪切强度和拉拔强度的温度敏感性对比分析;分析不同温度下斜剪强度与直剪强度的比值关系. 结果表明：层间拉拔强度、层间剪切强度与温度均满足单指数函数关系,拟合优度R2达0.970以上. WTR/APAO改性沥青黏结层及WTR/APAO改性沥青碎石黏结层力学性能优良,在不同温度下的拉拔和剪切强度值均高于同类型黏结层. AMP-100黏结层拉拔和剪切强度对温度的敏感性最低. 建立了20~45 ℃的层间强度比值表,用于层间强度预估. 斜剪强度显著高于直剪强度,同时斜剪强度对温度的敏感性低于直剪强度,当温度处于20~45 ℃时,斜剪强度与直剪强度比值范围为1.165~2.990.     

高黏乳化沥青层间黏结材料设计与性能研究

针对层间黏结材料黏结效果差、耐久性不足的问题,提出一种新的高黏乳化沥青作为层间黏结材料并对其性能进行了研究.首先,采用二次热混合法制备高黏乳化沥青,并与水性环氧改性乳化沥青和SBR改性乳化沥青进行筛上剩余量、蒸发残留物三大指标、黏度等试验;其次,在上面层同为UTFL-13沥青混合料,下面层分别是AC-13、AC-10沥...     

环氧沥青防水粘结层性能研究

桥面铺装耐久性能下降、早期破坏严重与其粘结层的性能有着密切的联系。为了研究环氧沥青防水粘结层的性能优势,该文分析了环氧沥青的固化机理,通过拉伸、拉拔、剪切试验开展了环氧沥青与SBS改性沥青粘结强度的对比研究,并且对环氧沥青耐久性能、防水性能、施工性能进行研究。研究结果表明,环氧沥青防水粘结层比SBS改性沥青防水粘结层有更好的粘结性能,环氧沥青防水粘结层具有良好的耐久性、防水性和施工性能。     

桥面铺装防水黏结层结构组合性能研究

文章针对防水黏结层破坏而引起的桥面铺装早期病害,选取常用的防水黏结层材料进行研究。首先确定了调平层表面采取拉毛、刻槽和植石措施时的改性沥青最佳洒布量,其中拉毛和刻槽为1.4~1.6kg/m2,植石为1.6~1.8kg/m2,然后在最佳洒布量条件下对黏结层抗动水冲刷性能进行研究。结果表明:采用植石措施的结构抗剪强度明显高于拉毛和刻槽措施下的结构抗剪强度;温度和水对防水黏结层的抗剪强度和黏结强度影响显著,随着温度的升高,结构抗剪强度和黏结强度均显著降低,在40℃水浴条件下达到最低;温度同样是黏结层抗动水冲刷能力的重要影响因素。     

基于三维细观空隙的超薄罩面层间洒布量设计与性能评价

为研究超薄罩面与原路面之间的层间黏结沥青洒布量,通过计算机断层扫描(computed tomography,CT)和三维重构技术对混合料试件进行空隙扫描和结构重建,依据空隙分布规律确定环氧沥青的填充空隙用量。在此基础上,结合室内25、60℃的层间45°斜剪、直剪以及拉拔试验,分析不同沥青洒布量对层间剪切和黏结强度的影响。结果表明:Novachip Type-A环氧沥青和SMA-13混合料的空隙均沿试样高度呈C型分布,有效空隙集中于表面2 mm以及底部1 mm,由此确定沥青填充空隙用量为0.25 kg/m²。室内试验中满足最大层间剪切、黏结强度的沥青洒布量为0.7 kg/m²,层间洒布量过少、过大时会发生黏附及黏聚破坏,因此最佳层间洒布量为0.95 kg/m²。     

薄层橡胶沥青复合式路面层间抗剪特性试验

为探讨水泥混凝土路面经过洗刷酸洗、刻槽、抛丸等不同加工工艺处理下,不同黏层材料类型、喷洒量、试验温度、水环境、洒布同步碎石等因素对薄层橡胶沥青复合式路面层间界面剪切强度的影响,选择橡胶沥青、SBS改性沥青和AF-1溶剂型黏结剂作为黏层材料,利用一种改进型路面结构剪切仪研究黏层对刚柔复合式路面层间力学特性的影响。结果表明:40℃环境条件下,橡胶沥青及SBS改性沥青作为黏层材料最佳用量为1.2kg/m2,根据不同刻槽工艺,二者用量可增加0.1~0.2kg/m2;界面剪切强度受黏层试验温度、水环境等条件影响,通过剪切试验结果得出,不同黏层材料对界面抗剪切强度由大到小依次为AF-1溶剂型黏结剂、SBS改性沥青、橡胶沥青;刻槽工艺参数中,刻槽宽度、加密程度及刻槽方向均对层间界面抗剪切强度产生影响,该工艺简单方便,利于推广;酸腐蚀处理、表面洗刷处理、表面洗刷结合酸腐蚀处理等方式对界面细观粗糙度的提高有限;界面污染、浸水等不利条件对界面黏结强度有所影响,其中浸水影响较大;刻槽工艺参数中,刻槽宽度对抗剪能力影响最为显著,在保证刻槽深度情况下,减小槽间距,加密刻槽,可有效提高复合界面抗剪能力;得到层间抗剪强度、层间剪切变形模量与不同变量(界面类型、黏层材料等)之间的线性关系。     

橡胶环氧沥青碎石防水黏结层抗剪性能研究

为了研究钢桥面铺装用橡胶环氧沥青碎石(REAS)防水黏结层的抗剪性能,并分析其与桥面坡度及环境温度频繁变化的关系,进行不同剪切角度和不同冻融循环次数的斜剪试验,通过剪切界面正应力与抗剪强度的线性拟合关系计算REAS防水黏结层的黏聚力及内摩擦角,并基于能量法理论对其剪切耗散能进行研究.结果表明:添加橡胶粉的环氧沥青黏结料(EA)体系内形成了新的化学交联和物理缠结,表现出更好的黏结性能、抗变形能力和低温柔韧性;不同的剪切角度及冻融循环次数下,REAS防水黏结层的抗剪强度及剪切位移均大于EA防水黏结层,表现出更好的抗剪性能.同时,REAS防水黏结层的抗剪强度随着剪切角度的增加呈幂函数减小趋势,随冻融循环次数的增加呈抛物线型衰减,5次冻融循环后,REAS防水黏结层的剪切耗散能相对于未冻融循环的剪切耗散能减小了46.0%,说明冻融循环对REAS防水黏结层的抗剪性能影响显著.     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

CPC-AC复合路面层间结合系数研究

为了研究新型复合路面CPC-AC(斜向预应力水泥混凝土+沥青混凝土复合路面)的层间结合行为,并探究其层间结合状态的表征及求解,提出以中性轴间距变化来表征层间结合状态,并推导了部分结合CPC与AC双层梁的层间结合系数η的计算公式;设计了室内单层梁(沥青混合料和水泥混凝土)的小梁三点弯曲试验以及双层梁低温弯曲模拟试验,确定了单层小梁的弹性模量和部分结合双层梁抗弯刚度等计算参数;为分析层间结合系数η表征CPC-AC复合路面层间结合的能力,在CPC板表面设置了植石、刻槽以及凿毛3种处理方式,其层间黏结分别采用不同洒布量的SBS改性沥青及SBS改性沥青同步碎石封层,通过剪切试验论证了层间结合系数η表征CPCAC复合路面层间黏结行为的可行性。研究结果表明:通过室内双层梁弯曲模拟试验和双层梁的抗弯刚度计算公式成功求得层间结合系数η;不同层间处理方式下,层间结合系数的变化规律与芯样剪切试验结果一致,说明层间结合系数η可表征CPC-AC复合路面的层间结合状态;采用不同处理方法,使用不同层间黏结时层间结合系数差异较大,当CPC板采用植石+SBS改性沥青黏层方案,且沥青洒布量为0.4kg/m~2时,其结合状态最好,层间结合系数达到0.463。     

超高性能轻型组合桥面UHPC-沥青面层层间黏结性能研究

UHPC下承层与沥青面层牢固黏结对延长桥面使用寿命,避免滑移、脱层等病害十分重要.采用有限元分析和室内试验,研究不同类型黏结剂、环境温度等对UHPC-沥青面层层间黏结性能的影响.复合试件剪切试验和拉拔试验表明:环境温度对UHPC-沥青面层层间强度有较大影响,高温(60℃)下层间黏结强度较常温(20℃)时有显著下降;KD-HYP环氧、202环氧较环氧沥青、壳牌HV、橡胶沥青表现出更佳的黏结性能;环氧沥青高温黏结性能优于壳牌HV、橡胶沥青,但常温下三者无明显差别.洞庭湖二桥有限元仿真计算得出,UHPC-SMA层间最大剪应力在20℃(常温)和60℃(高温)时分别为0.696MPa、0.422MPa,层间最大法向拉应力分别为0.167MPa、0.152MPa.研究表明,洞庭湖二桥在超载、紧急制动及动荷载等最不利荷载组合下,KD-HYP环氧和202环氧能满足常温和高温条件下层间黏结性能要求,并且具有足够的安全储备;而壳牌HV、橡胶沥青和环氧沥青无法满足高温层间黏结性能要求.     

基于黏弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验;并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合,以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明:橡胶和SBS掺入使新疆岩沥青(XRA)和天然湖沥青(TLA)天然改性沥青的黏性和弹性得到相应的改善;且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加;低温下的应力松弛能力及弹性后效得到改善。在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长;但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加,XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高;且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS。随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

SBS改性沥青与石料的剪切性能

针对水煮法评价SBS改性沥青与石料间黏附性的局限性,以沥青与石料的黏结机理分析为基础,设计了基于剪切试验的沥青与石料黏附性评价方法,提出了以剪切强度作为黏附性定量评价指标,通过剪切试验,验证了剪切强度指标的可行性,分析了SBS改性剂类型、掺量和试验温度对SBS改性沥青与石料黏结作用的影响.结果表明:SBS的掺入显著改善了沥青与石料的黏结作用;随SBS掺量的增加,改性沥青与石料的黏结作用有明显的增大,当掺量为4%时,SBS改性沥青与石料的剪切强度较基质沥青提高约100%;同时,也说明剪切强度指标可定量评价沥青与石料的黏结效果,从而为改性沥青的性能评价和质量控制提供参考.     

水性环氧树脂改性乳化沥青粘层抗剪性能的检验

针对沥青路面因层间黏结性能不足而导致路面结构出现推移、拥包等病害现象,研究环氧乳化沥青粘层在不同环氧乳化沥青洒布量、不同试验温度和不同正应力条件下的抗剪强度,运用摩尔-库伦原理得到黏结力和内摩阻角.借助Ansys有限元软件对5种代表性路面结构进行层间剪应力计算,根据计算所得层间最大剪应力和抗剪强度,对环氧乳化沥青粘层进行抗剪疲劳性能和抗剪极限性能检验.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,且在60℃高温条件下,环氧乳化沥青粘层的最佳洒布量为0.8 kg·m~(-2);当洒布量和正应力相同时,由于黏结力的减小,抗剪强度随温度升高而逐渐减小;5种路面结构在100 k N和200 k N荷载作用下,层间最大剪应力分别小于容许剪应力和抗剪强度,沥青面层不会产生剪切疲劳破坏及高温重载作用下的极限剪切破坏.     

基于复合梁疲劳试验的沥青路面层间黏结评价

目的评价黏层油对沥青路面疲劳寿命的影响,确定适合北京地区沥青路面的黏层油的种类和最佳用量,研发了一种新型的复合梁疲劳试验.方法选取适用于北京市常用的橡胶沥青、橡胶SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青及普通乳化沥青5种黏层油,通过复合梁疲劳试验分析黏层种类、应变水平、结构层老化对疲劳寿命的影响并进行评价.结果使用同一种黏层油的复合梁的疲劳寿命随应变的提高而减小.使用橡胶SBS复合改性沥青作为黏层油的试件疲劳寿命均最长.复合梁疲劳寿命随黏层用量的增加呈现先增大后减小的趋势,由此可以得到复合梁疲劳寿命最大情况下的最佳黏层用量,即为疲劳寿命峰值黏层油用量.结论层间黏结效果的优劣对沥青路面结构层的疲劳寿命影响较大,两者具有良好的相关性.复合梁疲劳试验评价黏层的层间黏结效果是可行的.     

桥面铺装防水粘结层的技术经济性

防水粘结层在桥面铺装结构体系中起着至关重要的作用.目前,高速公路工程中常用的桥面防水粘结层的材料有:高粘度改性沥青、普通改性沥青和环氧沥青等.通过直接拉伸试验比较了不同桥面铺装粘结防水层的粘结强度;并比较了不同材料的经济性.结果表明,高黏度改性沥青的粘结强度比普通SBS改性沥青提高1倍左右,价格适中,能够广泛推广应用.研究成果对桥面铺装工程的设计与施工具有重要的指导意义.     

Sasobit温拌橡胶沥青及混合料高温蠕变特性

为了研究Sasobit温拌橡胶沥青及混合料的高温蠕变特性,制备了Sasobit温拌剂掺量为3%的温拌橡胶沥青,确定了Sasobit温拌橡胶沥青混合料的成型温度与基本路用性能;通过结合料与混合料蠕变试验全面评价了Sasobit温拌橡胶沥青路面的高温性能,并进行了混合料Burgers模型参数拟合分析。研究结果表明:Sasobit橡胶沥青结合料高温蠕变性能优于SBS改性沥青,Sasobit进一步提高了橡胶沥青高温性能;SBS改性沥青混合料的高温性能优于2种橡胶沥青混合料;3%的Sasobit掺量不仅能有效降低橡胶沥青混合料的施工温度20℃,而且能较大提升其高温性能,却不过分降低其低温性能;随着温度的升高或围压的出现,Sasobit能够更好地提升橡胶沥青混合料的高温性能,使其更加接近SBS改性沥青混合料。     

试论温度调控对SBS改性沥青防水卷材性能的影响分析

SBS改性沥青防水卷材是国家重点发展的沥青卷材品种,也是我国目前防水卷材中用量最大的品种,该文对SBS改性沥青防水卷材的性能进行探讨,并且讨论温度调控对SBS改性沥青防水卷材性能的影响,对其进行分析。得到高温条件使SBS改性沥青防水卷材拉力减小,延伸率增大;低温条件下,其拉力增大,延伸率减小的结果。     

NOMMT/SBS复合改性沥青流变性能

为了研究纳米有机蒙脱土(NOMMT)与SBS两种改性剂对沥青流变性能的影响,采用熔融插层复合法,将改性剂与基质沥青熔融共混,制备了6种不同NOMMT、SBS改性剂掺量的NOMMT/SBS复合改性沥青.通过动态剪切流变(DSR)与弯曲梁流变(BBR)试验,分析不同的温度、NOMMT及SBS掺量和老化条件下的沥青流变性能.结果表明,SBS改性剂对基质沥青的高温稳定性和低温抗裂性具有良好的改善作用,且改善效果与SBS掺量有关;添加NOMMT不仅可有效增强SBS改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性,而且显著提高其抗老化性能.此外,在研究的NOMMT和SBS掺量范围内,添加2%NOMMT和3%SBS改性沥青老化前后的高温稳定性和低温抗裂性最好.     

SBS复合改性沥青存储稳定性与常规性能的灰色关联分析

以改善SBS改性沥青存储稳定为目的,添加有机蒙脱土OMMT、硫磺S和炭黑CB三种添加剂对SBS改性沥青复合改性,分析添加剂种类和掺量对SBS改性沥青存储稳定性以及常规性能的影响,采用灰色系统关联方法分析SBS改性沥青存储稳定性与沥青各项常规性能关系。结果表明:三种添加剂在适宜掺量下都能有效解决SBS改性沥青离析问题;其中OMMT添加剂对SBS改性沥青高温性能改性效果显著;CB添加剂可降低SBS改性沥青对温度的敏感性;灰色关联分析表明不同SBS复合改性沥青的存储稳定性与其常规性能之间的相关性各不相同:SBS/OMMT复合改性沥青SBS/S复合改性沥青SBS/CB复合改性沥青。