不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土力学性能试验研究

为进一步研究不同冻融介质下再生骨料透水混凝土冻融循环后的性能变化,分别以清水和3. 5wt%Na Cl溶液为冻融介质,分析比较了不同冻融环境下再生骨料透水混凝土透水系数、连续孔隙率、剩余抗压强度、CT扫描断面平均孔隙率随冻融循环次数的变化规律。试验结果表明,不同冻融介质作用下,再生骨料透水混凝土的透水系数、连续孔隙率、平均抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大,氯盐环境下更易引起再生骨料透水混凝土的冻融破坏;冻融循环作用下,再生骨料透水混凝土单轴抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率呈负相关,可通过测量冻融后再生骨料透水混凝土孔隙率来评估其剩余抗压强度,试验成果可为进一步研究冻融环境下再生骨料透水混凝土内部孔隙结构损伤特征及破损机理提供参考依据。     

RAP掺量对热再生沥青混合料水温耐久性能的影响

采用多重冻融循环模拟水温循环作用,对不同旧料(RAP)掺量的热再生沥青混合料的耐久性能进行试验评价,分别进行了0,1和3次冻融循环后的劈裂试验、动态蠕变试验、半圆弯曲试验和间接拉伸疲劳试验.试验结果表明:利用1次冻融循环后的冻融劈裂强度比评价再生沥青混合料的水稳定性能具有一定的局限性;多重冻融循环作用下,与新沥青混合料相比,再生沥青混合料水稳定性的低温性能、高温性能和疲劳性能都有了较大程度的下降,再生沥青混合料在长期水温循环作用下的耐久性能较差,且RAP掺量越高,耐久性能衰退越明显.     

钢渣沥青混合料超薄磨耗层路用性能及其时变性

结合钢渣特性,采用浸渍法实测钢渣的有效相对密度.采用体积替代法,制备不同钢渣掺量的沥青混合料来替代粗集料.根据超薄磨耗层技术要求,对钢渣沥青混合料磨耗层的路用性能和表面功能进行了试验研究和对比分析.试验结果表明：随着钢渣掺量的增加,沥青混合料的动稳定度、破坏弯拉应变及劈裂强度比等路用性能指标均呈现先增大、后减小的变化趋势,且当钢渣掺量为50%时,混合料综合性能最优;钢渣沥青混合料路用性能具有时变性,随着试件放置时间的增加,其高温性能指标略有上升,低温抗裂性能指标和水稳定性指标均有所衰减;钢渣的掺入能够显著提升沥青混合料的抗滑和抗磨耗性能,虽然抗渗性能有所下降,但仍满足JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的技术要求.     

不同钢渣掺量的沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能

钢渣作为炼钢产物之一,在我国利用率较低,本研究将钢渣掺入到沥青玛蹄脂碎石混合料中,可提高路用性能又能减轻对天然石料的开采力度。为了确定SMA-13沥青混合料的最佳钢渣掺量,采用等体积法将陈化钢渣替换石灰岩粗集料,制备了5种钢渣掺量的SMA-13沥青混合料,确定了各钢渣掺量的级配组成及最佳沥青用量,通过高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、体积膨胀性等路用性能验证,分析得出最佳钢渣掺量。结果表明：随着钢渣的掺入,混合料的高温稳定性和水稳定性均有增加,超过75%钢渣掺量时开始下降;沥青混合料的低温抗裂性和体积安定性随着钢渣掺入量的增加而下降,但都满足规范要求;钢渣的掺入可以提高混合料的动态模量;通过对以上性能分析,建议SMA-13沥青混合料的钢渣最佳掺量为75%,为将来钢渣在道路工程中更广泛的应用提供参考。     

厂拌热再生SBS改性沥青混合料抗裂性能

为了研究厂拌热再生SBS改性沥青混合料的抗裂性能,采用半圆弯拉试验,通过断裂能分析中低温条件下旧料掺量、再生剂掺量对再生沥青混合料抗裂性能的影响;同时借助数字散斑技术,对半圆弯拉试验加载全过程中试件表面图像进行散斑处理,对其裂缝尖端水平应变场信息以及裂缝扩展特征进行评价,对比分析水平应变-时间曲线的变化规律;并研究长期老化和冻融循环作用对再生沥青混合料抗裂性能的衰减特性。研究结果表明:中低温条件下,再生沥青混合料的抗裂性能随旧料掺量的增加呈二次多项式递减,使用再生剂无法改变这种递减关系,但有助于减缓其劣化趋势,当旧料掺量(质量分数,下同)小于30%时,再生沥青混合料抗裂性能接近新拌改性沥青混合料,但抗老化性能较差;再生沥青混合料砂浆易形成受力薄弱界面,再生剂可延长其开裂时间,并提高裂尖水平应变峰值,尤其对于大比例废旧SBS改性沥青混合料(RAP-SBS)再生改善效果更明显;影响再生沥青混合料低温抗裂性能的各因素依次为温度、旧料掺量、长期老化,其中温度的影响最显著;再生沥青混合料低温抗裂性能对冻融循环次数的敏感度随旧料掺量的增加而增大,指数模型可以较好表征再生沥青混合料低温抗裂性能随冻融循环次数的衰减状况,其损伤程度随冻融次数的增加大致分为快速损伤期和稳定损伤期2个阶段。     

再生粗骨料制作渗透生态混凝土强度变化规律试验研究

再生粗骨料混凝土可较好的解决废弃混凝土的环境污染问题,但再生粗骨料的离散性大、水泥浆附着骨料、孔隙率高等缺陷制约了其制作再生混凝土的应用。研究如何改善透水混凝土配合比以再生粗集料空隙率、孔隙率、水灰比为配合比主要指标,采用体积法进行设计。本课题将再生混凝土技术与透水混凝土技术融合成透水混凝土,通过试验分析了再生粗骨料不同掺量的透水混凝土强度变化规律,在实验条件下,综合考虑混凝土强度和透水系数的要求,一定目标孔隙率下可确定符合要求的配合比,以促使其在工程应用的推广。     

基于正交试验的聚合物改性再生透水混凝土抗冻性能研究

目的 研究低掺量下水性环氧树脂、粉煤灰、再生骨料对再生透水混凝土抗冻性的影响。方法 采用正交试验设计,以粉煤灰掺量、水性环氧树脂掺量、再生骨料掺量、冻融循环次数为因素设计不同水平的正交试验,参考慢冻法并采用均值极差法分析质量损失率和强度损失率,研究各因素对于再生透水混凝土抗冻性的影响规律。结果 随着冻融循环次数的增加,再生透水混凝土的强度损失率和质量损失率逐渐增大,其中低掺量(0.5%～2%)水性环氧树脂可以有效提升再生透水混凝土抗冻性能,降低再生透水混凝土的强度损失率、质量损失率;添加再生骨料(30%～50%)可以有效提高再生透水混凝土抗冻性。结论 掺量1%的水性环氧树脂及掺量40%的再生骨料对再生透水混凝土抗冻性提升效果最好;在冻融循环过程中,再生透水混凝土的强度损失率会比质量损失率先变化到破坏标准,该参数能更快判断再生透水混凝土的抗冻性能。     

转炉钢渣沥青混合料路用性能试验研究

目的研究用转炉钢渣代替碎石作为筑路材料,提高废钢渣的利用率,改善沥青混合料的路用性能.方法利用转炉钢渣代替碎石,结合钢渣的理化性质,对钢渣沥青混合料进行高温稳定性试验、水稳定性试验以及层间剪切强度试验,分析稳定度、流值、冻融劈裂强度以及层间黏结效果随混合料级配的变化.结果各级配混合料的稳定度均大于8 k N,流值的范围为2~5 mm,均满足规范要求,且随集料粒径的增大而增大;冻融劈裂强度均大于规范要求的70%;层间抗剪强度较碎石混合料提高6%.结论钢渣沥青混合料具有良好的高温稳定性和水稳定性,且层间黏结效果优于传统的碎石沥青混合料.用钢渣代替碎石是可行的;可以有效改善沥青混合料的路用性能,且可以提高废钢渣的利用率.     

钢渣集料表面形貌对沥青吸收与黏附性能的影响分析

针对钢渣集料表面多孔、吸水率高、表面陈化裹附粉尘的问题,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和荧光显微镜分别分析钢渣集料表面形貌和钢渣集料与沥青黏结界面结构,通过计算机断层扫描(computed tomography, CT)定量分析钢渣集料表面开口孔隙与沥青渗透深度的关系,研究钢渣集料与沥青拌和浸渍后钢渣集料有效密度和沥青吸收率变化规律,并用滚瓶法试验来评价沥青与钢渣集料的黏附性能。试验结果表明钢渣集料表面存在独特的多孔结构和陈化产物层,而陈化产物层阻碍沥青与钢渣集料直接黏结,在界面处形成夹层结构,在动水摩擦作用下易导致沥青膜剥落。钢渣集料表面多孔结构对沥青只是部分吸收与填充,且与开口孔隙形状和大小存在较强依赖性,沥青渗透深度约为开口孔径的0.6倍。钢渣集料的吸水率和沥青吸收率具有很好的线性相关性,线性斜率约为0.39。与沥青拌和后,长期静置吸收沥青导致钢渣集料有效密度增加幅度小于0.5%。上述钢渣集料表面形貌特性可显著影响钢渣沥青混合料体积性能和抗水损害能力。     

就地热再生技术在沥青路面养护工程中的应用

为了研究就地热再生技术在沥青路面养护工程中的应用,在新郑高速公路养护工程中采用该技术对沥青路面进行维修。通过对旧沥青混合料进行试验检测,分析旧沥青路面混合料中沥青结合料和集料的性能衰减,并通过不同掺量的性能试验,确定合理的再生剂和新沥青结合料掺量,使沥青性能得到有效再生。通过添加新集料对旧沥青混合料中的集料进行配合比设计,使集料级配得到有效恢复。工程实践表明,旧沥青混合料经过掺加再生剂和新沥青及新集料后形成再生沥青混合料,其各项性能指标均满足规范要求。     

冻融循环作用下泡沫和乳化沥青冷再生混合料损伤特性与细观机理

为了揭示冻融循环作用下泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律,设计了冻融循环试验方案,基于劈裂强试验、无侧限抗压强度试验、贯入剪切试验研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料力学性能的劣化影响,以工业CT无损检测技术为研究平台,研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料微细观空隙级配、空隙直径的影响规律。结果表明,冻融循环作用显著降低了泡沫/乳化沥青冷再生混合料的力学性能,总体上,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料表现出了基本相同的力学性能,乳化沥青比泡沫沥青冷再生混合料有更好的抗损害性能。随着冻融循环次数增加,泡沫/乳化沥青冷再生混合料的平均空隙直径和最大空隙直径增大,大空隙数目增加,小空隙比例和空隙数目减小,随着平均空隙直径增大,泡沫/乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、贯入剪切强度均呈指数函数关系减小。冻融循环作用下,泡沫/乳化沥青冷再生混合料内部微空隙数目减少、平均空隙直径增大是其力学性能衰减的主要原因之一。     

冻融循环下掺锂渣再生混凝土损伤试验

针对冻融损伤分析再生粗骨料取代率和锂渣掺量对混凝土质量、动弹性模量以及抗压强度的影响。试验结果表明:过多使用再生粗骨料不利于抗冻性的提高;适量添加锂渣可以有助减轻冻融循环给混凝土带来质量损失的影响,且随着掺入量的增加,抗冻性能呈现先提高后降低的趋势,当掺量为20%时,抗冻性能达到最优。由试验数据拟合得到用再生粗骨料取代率以及锂渣掺量两因素的混凝土冻融后抗压强度劣化方程。     

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。     

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。     

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。     

冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100％粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40％,质量损失率达0．5％,动弹性模量损失率38．5％。100％取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33．5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。     

沥青混合料高温稳定性影响因素试验分析

设计了不同级配类型的沥青混合料,通过车辙试验和单轴静载蠕变试验,研究了交通荷载、环境温度、材料类型和水作用（高温浸水和冻融循环）对沥青混合料高温稳定性能的影响.试验结果表明,荷载和环境温度对沥青混合料的高温稳定性具有明显的影响.由于沥青混合料的粘性,随着荷载的增加和温度的升高,沥青混合料的动稳定度呈幂指数关系减小.中间级配（玄AC13-2、石AC20-5）的沥青混合料高温稳定性较好;细级配的沥青混合料高温稳定性最差;大粒径沥青混合料高温稳定性能优于小粒径沥青混合料.水的作用严重削弱了沥青混合料高温稳定性能,而冻融循环的影响要远远大于高温浸水.并且Burgers模型可用于表征沥青混合料水损害前后蠕变性能,且其粘弹性参数均受到水作用的不同程度影响,水作用对沥青混合料抗高温变形能力极为不利.     

钢渣沥青混凝土渗透、压缩及耐久性试验研究

路面是道路结构的重要组成部分,随着运行车辆的增加以及长时间的使用,各级公路路面都会出现不同程度的损坏。用钢渣代替传统碎石材料,通过对AC-13、AC-16和AC-20三种级配的钢渣沥青混凝土进行渗水试验、单轴压缩试验以及疲劳寿命试验,分析不同级配对钢渣沥青混凝土的渗透性、压缩性及耐久性的影响。结果表明,用钢渣代替碎石作为沥青混合料的骨料是可行的;随着沥青混合料骨料最大公称直径增加,钢渣沥青混凝土的渗水系数增大,抗压强度及抗压模量均降低,初始劲度模量增加,疲劳寿命次数减少;油石比越大,抗压强度越低。因此,应控制大粒径骨料及沥青的用量,提高钢渣沥青混凝土的路用性能。