超薄磨耗层沥青混合料的抗剪性能

基于单轴贯入试验和无侧限抗压试验,研究了原材料参数和试验条件对沥青混合料抗剪强度的影响.通过室内试验研究了SBS掺量、补强剂掺量和级配类型对超薄磨耗层高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗剥落性能的影响.试验结果表明:骨架结构混合料的抗剪性能优于悬浮密实结构,SBS改性沥青混合料的抗剪性能优于基质沥青混合料;最佳沥青用量下的混合料抗剪强度较大,且补强剂可有效改善混合料的抗剪性能;高温条件和低速行驶的车辆都易造成超薄沥青磨耗层的剪切破坏.当SBS掺量为4.0%~4.5%、补强剂掺量为0.30%~0.50%时,超薄沥青磨耗层能兼顾抗剪性能和其他路用性能,同时满足经济性.     

超薄磨耗层沥青混凝土配合比设计与路用性能研究

超薄磨耗层作为一种路面修复方式被广泛运用于路面的预防性养护中。文章通过超薄磨耗层沥青混合料试验研究,从原材料检测入手,研究混合料配合比设计方法,确定出最佳沥青用量。在其最佳沥青用量的前提下通过马歇尔稳定度试验、混合料冻融劈裂试验、车辙试验评价其路用性能,对我国超薄磨耗层沥青混合料应用和改进具有参考价值。     

超薄磨耗层层间剪切性能研究

剪切破坏是超薄磨耗层主要的病害之一,用SBS改性乳化沥青和Novabinder~(TM)改性乳化沥青作为层间黏结材料,AC-13C、Nova Chip~?Type C、OGFC-13作为磨耗层,AC-20C为中面层,成型车辙试件,进行直剪试验.评价不同粘层油类型、撒布量、磨耗层种类对层间抗剪强度的影响程度.试验结果表明,三种磨耗层对应最佳粘层油撒布量时层间抗剪强度能够最优;同种磨耗层,Novabinder~(TM)改性乳化沥青比SBS改性乳化沥青黏结性能更好;同种粘层油在最佳撒布量时,不同磨耗层抗剪能力对比为:开级配Nova Chip~?Type C型密级配AC-13C开级配OGFC-13.     

不同级配复合改性沥青混合料路用性能

为研究不同级配对复合改性沥青混合料路用性能的影响,在AC-13型连续级配、SMA-13型间断级配和半间断级配三种级配中以干拌法分别加入抗车辙剂/新型橡胶粉复合改性剂,并对不同级配和改性剂掺量下的沥青混合料进行了高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。试验结果表明:抗车辙剂和新型橡胶粉的加入能够显著改善沥青混合料的高低温性能和水稳定性能,在高温性能和水稳定性方面,半间断级配下掺入复合改性剂的沥青混合料性能提升最高、AC-13连续级配次之、SMA-13间断级配相对最差;在低温性能方面,SMA-13间断级配相对最好,但是半间断级配和AC-13连续级配与其相比相差很小。最后推荐半间断级配为最优级配,其最优改性剂掺量为0. 4%抗车辙剂/1. 5%新型橡胶粉。     

玻璃纤维超薄罩面沥青混合料路用性能

为提高超薄罩面沥青混合料的路用性能,将预处理后的玻璃纤维掺入AC-10L、SMA-10以及SAC-10超薄沥青混合料中,通过马歇尔试验验证玻璃纤维掺入的可行性;开展不同沥青种类与不同级配的混合料高温车辙试验,评价玻璃纤维对超薄沥青混合料高温性能的改善效果;基于浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及疲劳加载试验,评价玻璃纤维对AC-10L超薄沥青混合料水稳定性及疲劳性能的提升效果。研究结果表明:掺入玻璃纤维后,不同级配的混合料马歇尔稳定度与流值均有一定提升,并可改善其物理性能,因此将玻璃纤维掺入超薄沥青混合料具有可行性;不同改性沥青种类的混合料高温性能均随玻璃纤维掺量的增加而增大,AC-10L、SMA-10、SAC-10超薄沥青混合料的动稳定度可提升15%左右,且玻璃纤维对细集料的影响更大;玻璃纤维掺量(质量分数,下同)为0.4%时,AC-10L沥青混合料的动稳定度较未掺时提升了23.8%;随着玻璃纤维掺量的增大,AC-10L超薄沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比以及疲劳寿命均呈先增后减趋势;与掺量为0%时相比,掺量为0.4%时,AC-10L沥青混合料的水稳定性提升8%左右,而疲劳寿命提升25%以上。     

间断密级配沥青混合料高温稳定性影响因素的试验分析

以间断密级配沥青混合料为研究对象,采用马歇尔和车辙试验相结合的方法,分析不同级配、沥青用量、碾压次数、实验温度及抗车辙剂掺量对其高温稳定性的影响.试验分析结果表明:在一定范围内适当增大集料中粗骨料及矿粉的用量,可以充分发挥间断级配中粗骨料的嵌挤作用;马歇尔试验的最佳沥青用量比车辙试验的最佳沥青用量高0.1%~0.3%;当路面温度达到65~70℃,间断密级配沥青混合料高温稳定性不能满足要求;抗车辙剂可以明显提高沥青混合料的动稳定度;在沥青用量不增加的条件下,抗车辙剂最佳用量为0.3%.     

冻融循环条件下两种环保型透水沥青混合料的性能衰变分析

为了研究由钢渣、再生骨料制作的透水沥青混合料在冻融循环后的性能衰变规律,判断在季冻区将钢渣、再生骨料应用于透水沥青混合料的性能优劣,选择以玄武岩集料制作的马歇尔试件作为参照,通过肯塔堡飞散实验、低温劈裂实验和动态蠕变试验对以钢渣、再生骨料为粗集料成型的透水沥青混合料进行了研究。研究结果表明：由钢渣、再生骨料制作的透水沥青混合料在冻融循环后具有更好的高温抗车辙性,但低温抗裂性需要进一步提高。     

公路隧道反光沥青路面

为了提高隧道沥青路面亮度,利用玻璃珠的回复反光特性,在开级配沥青磨耗层(OGFC)中掺加高强度玻璃珠;分析了不同掺加比例及不同粒径玻璃珠的5种组合方案对OGFC混合料路用性能的影响,并给出了最佳的掺加方案.结果表明:在OGFC中掺入玻璃珠会使马歇尔稳定度略有下降,沥青混合料的抗车辙能力、抗滑、降噪和反光性能与玻璃珠在沥青混合料表面的覆盖率有关;在OGFC-13混合料面层中掺加10%～15%、粒径为2～3 mm的玻璃珠可以满足路用性能各项技术指标的要求.     

AC-16沥青混合料高温稳定性试验

基于大量车辙试验结果,分析了沥青用量、碾压次数、抗车辙剂掺量及级配对AC-16沥青混合料高温稳定性的影响,并将AC-16抗车辙剂沥青混合料与普通沥青混合料(未掺抗车辙剂)的高温稳定性进行了对比分析.结果表明:车辙试验最佳沥青用量比马歇尔试验少0.2％～0.3％;压实功过大或过小均可使沥青混合料的高温稳定性降低,施工中应严格控制碾压遍数;AC-16沥青混合料的最佳抗车辙剂掺量为0.4％～0.5％;适当增加AC-16沥青混合料中粗集料含量,形成骨架密实型结构能够有效改善其高温稳定性;AC-16抗车辙剂沥青混合料的动稳定度比普通沥青混合料有很大提高,平均提高幅度为32.9％.     

稳定型橡胶沥青混合料性能研究

稳定型橡胶沥青是一种新型改性沥青,具有分散性好,适用多种级配类型混合料,其性能接近SBS改性沥青.选用RLC、PCM-P、RHC 3种稳定型橡胶改性剂,通过试验最终确定3种改性剂的最佳掺量分别为12%、14%、18%.通过AC-13C沥青混合料配合比设计及马歇尔试验确定RLC、PCM-P、RHC 3种稳定型橡胶改性沥青、SBS、橡胶沥青的最佳油石比.对不同改性混合料进行高温抗车辙试验、低温抗开裂试验,水稳定性试验,试验结果得出:PCM-P对混合料高温抗车辙能力改善效果最优,RHC对混合料低温抗开裂能力改善效果最优,RHC对混合料抗水毁能力改善效果最优.     

超薄磨耗层层间粘结效果影响因素研究

超薄磨耗层是一种新型预防性道路养护技术,其使用效果的好坏与层间粘结力有着密切的关系。以室内模拟试验为基础,采用AC-13沥青混合料作为原路面,SBS(热塑性丁苯橡胶)改性乳化沥青作为层间粘结材料,分别采用AC-13、SMA-13、OGFC-13、Nova Chip(C)混合料作为超薄磨耗层,马歇尔击实法成型复合型试件,并采用层间力测试仪进行剪切试验,测定层间抗剪切强度。试验结果显示,采用上述四种混合料作为磨耗层,平均抗剪切强度分别为1.053 MPa、1.1 MPa、1.02 MPa、1.261 MPa;随着乳化沥青洒布量的增加,层间抗剪强度呈现先增加后降低的趋势;对于每种路面结构,温度由25℃升高至45℃,层间粘结强度普遍下降,但不同结构的强度降幅各不相同。试验结果表明:层间粘结强度受混合料类型的影响,Nova Chip抗剪强度最高,开级配沥青磨耗层OGFC(开级配沥青磨耗层)最低;每种路面结构都存在使层间抗剪强度达到最大值的最佳乳化沥青洒布量,且不同温度下对应的最佳乳化沥青洒布量也不同;随着温度升高,层间剪切强度降低,其中Nova Chip结构对于温度的敏感性最高,AC(沥青混凝土)结构的温度敏感性较低。     

基于间接拉伸开裂方法评价超薄磨耗层混合料抗裂性能

通过间接拉伸开裂（IDEAL-CT）试验方法,研究了不同级配及油石比条件下超薄磨耗层混合料的抗裂性能。结果显示,级配变密会导致混合料整体强度上升,抗变形能力下降,同时会加快裂缝扩展速度,混合料抗裂性能下降。油石比的增加会使混合料抗变形能力提升,延缓裂缝扩展速度,使得混合料抗裂性能增强。皮尔逊相关性分析结果表明,随着超薄磨耗层混合料的孔隙率和沥青膜厚度的增加,混合料整体强度降低,抗变形能力提升,裂缝开裂速度下降,混合料整体抗裂性能增强,因而超薄磨耗层混合料设计过程中可通过提升孔隙率和沥青膜厚度来增强混合料的抗裂性能。对于IDEAL-CT试验指标,断裂能不适用于评价超薄磨耗层混合料抗裂性能。     

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.     

掺纤维沥青混合料对比试验研究

对不同纤维掺量的沥青混合料进行马歇尔、车辙、劈裂对比试验,并评价掺纤维沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性。     

温拌沥青混合料路用性能研究

采用马歇尔试验法对温拌沥青混合料组成进行设计,并通过车辙试验、浸水马歇尔试验、弯曲试验和疲劳试验,研究温拌沥青混合料的路用性能。结果表明:温拌改性剂掺量对沥青性能有显著影响,改性剂最佳掺量为2.5%~3.0%;温拌沥青混合料具有良好的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性,温拌改性剂能显著提高混合料的高温稳定性和抗疲劳性,但混合料水稳定性和低温抗裂性略有降低。     

矿物纤维沥青混合料中纤维最佳掺量的试验研究

纤维沥青混合料中纤维的最佳用量是由纤维吸附沥青的能力、矿质混合料的级配类型以及纤维的分散性的强弱等因素共同决定的。在实际工程中,掺加纤维的混合料类型多为骨架-密实型,如SMA。以骨架-密实型沥青混合料为主要研究对象,按照矿物纤维掺量0%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%为试验前提,选用玄武岩矿物纤维,通过高温车辙试验和低温小梁弯曲试验,对比不同沥青条件下矿物纤维沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性等,确定矿物纤维的最佳掺量,从而改善沥青混合料的路用性能。     

采用天然岩沥青改性的沥青混合料路用性能

以SK 70#沥青作为基质沥青,选用青川天然岩沥青作为外掺剂制备改性沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价改性沥青混凝土的路用性能,并分析岩沥青改性剂对混合料路用性能的影响.研究结果表明:掺入岩沥青改性剂后,岩沥青改性沥青混合料的高温性能、力学性能、抗疲劳性能和抗水损害能力有所提高,低温性能有所降低;但随着岩沥青掺量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,实际工程中,建议岩沥青的适宜掺量为8%.     

RCA沥青稳定碎石混合料最佳油石比试验研究

为了研究以废弃混凝土再生骨料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)替代部分原材料的沥青稳定碎石混合料的最佳油石比,以30%RCA掺量为例,按照相关要求确定30%RCA掺量ATB-25沥青混合料的初步设计级配,通过分析马歇尔试验各项指标数据对初步设计级配进行调整,确定最佳级配;应用最佳级配制作五组不同油石比的马歇尔试件,结合试验结果建立油石比与关键指标的关系曲线,确定最佳油石比.结果显示:30%RCA掺量ATB-25型沥青混合料最佳油石比为4.214%.     

不同级配对沥青混合料车辙性能的影响

通过车辙试验研究了不同公称尺寸集料级配、不同设计方法、不同荷载压力以及不同压实厚度对沥青混合料车辙性能的影响。结果表明,对于不同级配通过旋转压实试验(SGC)确定的最佳沥青用量要比马歇尔试验小0.2%～0.5%;公称尺寸大的级配比公称尺寸小的级配有好的抗车辙能力;采用SGC法设计的沥青混合料的抗车辙能力要优于采用马歇尔法的;随着荷载压力的增加,沥青混合料的抗车辙能力下降;分层压实后沥青混合料的抗车辙能力显著提高。     

ERA/WCO复合改性沥青及沥青混合料高低温性能

为探索欧洲岩沥青(European Rock Asphalt, ERA)和废食用油(Waste Cooking Oil, WCO)对沥青及沥青混合料性能的影响,应用黏度和DSR试验研究改性沥青的高温性能,应用BBR试验探索沥青在低温状态下的性能表现.此外,进行了马歇尔试验、车辙试验以及低温劈裂试验以评估改性剂对沥青混合料路用性能的影响.试验结果表明:ERA可显著地提升沥青的车辙因子,WCO可提升沥青的低温蠕变速率,表明ERA有利于沥青的高温性能,WCO可有效改善沥青在低温条件下的应力消散能力.此外,WCO还有助于提升沥青的抗疲劳性能.沥青混合料试验和沥青试验所得结论具有一致性,掺入ERA后,沥青混合料的马歇尔稳定度和动稳定度都显著提高,随着WCO的掺入,低温劈裂强度有所提升,表明沥青混合料的高温性能和低温性能都得到了提升.综上,为使沥青和沥青混合料均衡高温和低温两方面的优越性能,建议ERA/WCO复合改性沥青的最佳掺量为18%ERA+4%WCO.