玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

随着我国经济和交通行业的快速发展,特别是重轴载车辆的日益增长,受困于路面结构层原材料性能缺陷以及日常养护不及时等因素,沥青路面在运营早期会出现车辙、松散、裂缝等早期病害.在沥青混合料中掺入纤维来改善沥青路面的路用性能已经成为重要的技术措施,从微观角度来讲,玄武岩纤维的掺入能够改善沥青性能;从宏观角度来讲,玄武岩纤维的掺入对沥青混合料整体力学性能起到了显著的增强效果.本文对不同玄武岩纤维掺量的AC-13C型沥青混合料进行高温稳定性、低温抗开裂性、水稳定性等路用性能的研究得出:玄武岩纤维掺入以后沥青混合料路用性能得到不同程度的改善,玄武岩纤维最佳掺量为0.4%.     

玄武岩纤维在沥青路面中的应用研究

为了评价玄武岩纤维沥青混合料的路用性能,对玄武岩纤维的掺入改善混合料路用性能展开了研究.通过室内相关试验,在SMA-13沥青玛蹄脂混合料中掺入玄武岩纤维,主要对沥青混合料配合比设计、高温稳定性、低温抗开裂能力以及水稳定性等路用性能展开研究.结果表明,在最佳纤维掺量时,玄武岩纤维混合料的高温稳定性明显优于木质素纤维混合料;玄武岩纤维的加入对混合料低温抗开裂能力有显著增强作用,可以延缓沥青路面破坏变形的发生速率,改善水-温冻融循环对混合料损伤程度,提高沥青路面抗水毁破坏的能力;最终确定,玄武岩纤维最佳用量为0.3%,纤维最佳长度6 mm.     

RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响分析

为了确定热再生沥青混合料合理的旧沥青路面材料(RAP)掺量,依托浙江省102省道杭昱线(临安段)旧沥青路面厂拌热再生利用试验路,通过大量室内试验,进行了不同RAP掺量的热再生沥青混合料AC-20C的目标配合比设计和路用性能分析.研究结果表明,旧沥青中掺加5%的再生剂和70%的新沥青,再生后的调和沥青可以达到A-70#目标沥青的性能要求;随着RAP掺量的增加,热再生沥青混合料的总最佳油石比和新料最佳油石比线性增加,而新沥青用量线性减少;RAP掺量在20%~40%之间时,热再生沥青混合料的各项路用性能均满足规范的技术要求,且随着RAP掺量的增加,热再生混合料的高温稳定性呈指数关系增强,低温抗裂性、抗渗性和抗滑性呈线性减弱,水稳定性在RAP掺量为30%时达到最大.为此,按30%RAP掺量铺筑了试验路,经通车两年考验,取得了优良的应用效果.     

玄武岩纤维在重载交通沥青路面中的应用研究

重交通沥青混凝土路面早期路面破坏较为严重,夏季高温季节易出现车辙、推移、拥包等病害,多雨季节易出现坑槽、松散、剥落等水毁病害.在沥青混合料中掺入纤维来改善沥青路面的路用性能已经成为一种成熟的施工工艺,相比其他类型的纤维,玄武岩纤维具有传统纤维所不具备的优势,与沥青混合料具有较好的相容性,避免纤维与混合料离析的现象.通过对SMA-13沥青混合料进行高温稳定性、低温抗开裂性、水稳定性等路用性能研究得出:玄武岩纤维掺量为0.3%、长度为6 mm时,沥青混合料整体路用性能最优.     

玄武岩纤维酸性集料沥青混合料性能研究

砾石是酸性矿料,与沥青的黏附性较差,沥青混合料选用酸性砾石作为矿料会严重影响沥青路面的抗水毁能力,降低路面的使用年限.玄武岩纤维属于矿物纤维,具有良好的物理、力学性能,能够改善酸性砾石与沥青之间的黏结能力,增强沥青路面的抗水毁能力.通过对玄武岩纤维酸性砾石沥青混合料进行高温抗车辙试验、低温抗开裂试验以及水稳定性试验,分析不同玄武岩纤维掺量时,混合料路用性能的改善效果,试验结果表明:从高温稳定性方面考虑,纤维最佳掺量为0.3%,从低温抗开裂、抗水毁能力方面考虑,纤维最佳掺量为0.4%.     

基于RAP全掺量下再生温拌沥青混合料路用性能研究

为实现资源的循环利用,降低高温作用对沥青的二次老化,引入N24型再生剂、A型合成蜡类温拌剂对RAP全掺量下再生温拌AC-16C沥青混合料展开研究.通过RAP原材料试验,确定RAP的矿料级配及油石比.在再生剂、温拌剂及再生温拌沥青等原材料研究的基础上制备再生温拌沥青,评价不同再生剂掺量下再生温拌沥青性能的改善情况,同时确定再生剂掺量为4%、温拌剂掺量为3%时沥青混合料的施工温度.通过对再生温拌沥青混合料开展高温抗车辙、抗水损害及低温抗开裂等试验,评价再生剂掺量对再生温拌沥青混合料路用性能的影响.结果表明,RAP中的粗集料发生了细化,但整体矿料级配与原矿料目标级配相当,无需对RAP进行级配调整;再生剂掺量为4%时,再生沥青性可能恢复到原道路石油沥青水平;3%温拌剂的掺入,沥青混合料拌和及压实成型温度分别降低30、40℃;再生剂掺量为4%时,再生温拌沥青混合料整体路用性能最优.     

基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究再生沥青混合料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程.结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高.     

旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响分析

为了研究旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响,采用冻融劈裂与水损坏敏感试验(MIST)研究混合料抗水损害性能,采用半圆弯曲试验研究混合料抗裂性能,采用标准贯入试验(SPT)研究混合料动态模型变化趋势。结果表明:随着回收沥青路面材料(RAP)含量的增加,水处理后沥青混合料弹性模量比逐渐提高,水对弹性模量的衰减程度影响相对较低;混合料破坏时的耗散徐变应变能DCSEf先增加后减少,温拌再生沥青混合料中存在一个最佳的RAP含量;旧料的增加在一定程度上降低了沥青混合料的抗开裂能力,使混合料向脆化方向发展,当旧料掺量达到一定水平后,再生沥青混凝土的抗裂性能将不再降低;同等条件下,RAP掺量越大,再生混合料动态模量越大,混合料表现出更多的刚性,更趋于脆性,随着试验温度的提升,温拌再生沥青混合料的动态模量更多地显现出黏弹性特征;相同RAP含量时,热再生沥青混合料浸水后抗变形能力、抗裂能力及动态模量均高于同等条件下的温拌再生混合料;热再生条件下能融化RAP料表面旧沥青的数量比温拌条件时多,使混合料更密实,其体积特征的变化带来了性能的差异。     

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.     

基于玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

现阶段随着交通量及重轴载车辆的日益增加,我国沥青路面的使用寿命逐渐缩短.因此,改善道路的路用性能和使用周期是我们道路工作者研究的重点.玄武岩纤维与常规纤维相比具有韧性好、强度高、密度大、物理化学性质稳定、与沥青混合料具有很好的相容性等优点.通过对掺入0.3%玄武岩纤维的沥青混合料路用性能研究,得出玄武岩纤维的掺入对沥青混合料的高温稳定性、抗水毁性能、低温开裂等性能得到了改善;掺入玄武岩纤维的沥青混合料动稳定度提高1.30倍,残留稳定度提高了1.05倍,冻融劈裂强度比提高了1.05倍.     

基于断裂试验的再生沥青混合料中温抗裂性能

文章基于半圆弯拉(semi-circular bending,SCB)试验方法,在25℃条件下,对不同再生沥青路面(recycled asphalt pavement,RAP)材料掺量、不同级配以及长期老化条件下的再生沥青混合料进行了断裂试验,得到不同沥青混合料断裂能,并采用柔性指数对不同沥青混合料的中温抗裂性能进行了评价。结果表明:不同再生沥青混合料的断裂能数值较为接近,不能很好地表征沥青混合料的抗裂性能;而柔性指数体现了材料的固有断裂属性;再生沥青混合料的抗裂性能受RAP掺量及混合料老化的影响较大,随着RAP掺量的增加及混合料的长期老化,沥青混合料的抗裂性能均有不同程度降低,在实际应用中应对再生材料的用量加以控制,并注重老化后的抗裂性能。     

RAP掺量对反应型冷拌再生沥青混合料性能的影响

为了确定反应型冷拌再生沥青混合料合理的沥青路面回收材料(RAP)掺量,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验研究不同RAP掺量对再生沥青混合料最佳沥青用量、马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性以及低温抗裂性的影响。试验结果表明:随着RAP掺量增加,最佳沥青用量降低,稳定度下降,高温稳定性增强,水稳定性和低温抗裂性减弱。RAP最佳掺量为40%,对应的最佳沥青用量、初始稳定度(2 h)及成型稳定度(12 h)分别为4.2%、4.37 kN和9.57 kN,浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比能达到83.3%和76.1%,动稳定度为3 771次/mm,最大弯拉应变为2 406.94με。     

基于内聚力模型的再生沥青混合料低温断裂性能研究

内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机分布模型两类。研究-10℃时不同RAP掺量(0、25%、50%、75%、100%,质量分数)对再生沥青混合料SCB试件应力强度因子K_IC、断裂能G_F和抗裂指数I_CR的影响。研究结果表明：无RAP掺入的SCB试件具有较好的断裂性能;随着RAP掺量增大,应力强度因子K_IC、断裂能G_F和抗裂指数I_CR均减小,表明RAP的掺入会削弱沥青混合料的低温断裂性能;采用有限元模型得到的断裂参数与室内试验结果一致;相比于集料同分布模型,集料随机分布模型各评价指标的变异性系数整体更大,表明集料分布状态对开裂结果有一定影响;当计算样本足够多时,这两类模型获得的抗裂参数变化规律一致,可有效评价再生沥青混合料断裂性能。     

RAP掺量对半柔性路面路用性能的影响

为了探究再生沥青混合料(RAP)掺量对再生半柔性路面路用性能的影响,以体积法设计基体沥青混合料级配.通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂实验、低温劈裂实验及车辙实验,分析评价不同RAP掺量再生半柔性路面路用性能.结果表明:RAP材料的变异特性、RAP掺量变化等因素使不同路用性能呈现不同变化趋势;当RAP掺量较低时,相关路用性能指标表现良好,当RAP掺量过高时,路用性能明显下降,且劈裂抗拉强度比不满足规范要求;RAP掺量对车辙深度、劈裂抗拉强度和残留稳定度影响较大.     

橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

以橡胶沥青再生混合料为研究对象,对冻融前后的小梁试件分别进行低温弯曲试验,研究不同胶粉掺量(6.4%,9.2%和14.1%)、不同胶粉细度(20目,40目和80目)和不同RAP掺量(25%,35%和50%)条件下的橡胶热再生沥青混合料的低温性能.基于工业CT无损检测技术,对冻融前后的橡胶热再生混合料试件分别进行扫描,并定量表征冻融前后试件体积指标的变化.研究结果表明:RAP掺量为25%,胶粉细度为80目,胶粉掺量为9.2%的橡胶热再生沥青混合料冻融后的低温性能下降幅度最小;相较于基质沥青热再生混合料,橡胶沥青热再生沥青混合料具有更好的耐久性及低温性能;通过对比工业CT扫描结果发现,冻融后的橡胶热再生沥青混合料试件闭口空隙率增大了20.3%,且在0~25mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%,在25~50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%.     

基于温度域的水泥土稳定RAP混合料配合比设计

为解决掺入灰土的水泥土稳定回收沥青路面材料(RAP)混合料基层强度不适用中国《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)的问题,通过7 d无侧限抗压强度试验,研究不同温度下RAP掺量对水泥土稳定RAP混合料抗压强度的影响规律,提出基于温度域的水泥土稳定RAP基层强度标准值;分析温度对不同灰土掺量、水泥掺量、养生龄期下冷再生混合料性能的影响规律,提出基于温度域的水泥土稳定RAP混合料的强度标准及其配合比设计建议值。研究结果表明:对中、轻交通荷载等级公路,水泥土稳定RAP冷再生混合料无侧限抗压强度应不小于3.2 MPa;不同温度下水泥土稳定RAP混合料的无侧限抗压强度变化规律相近,即随RAP掺量增大而降低,RAP最佳掺量(质量分数,下同)为70%,水泥土稳定RAP混合料的无侧限抗压强度随灰土掺量增大而降低,且灰土的合理掺量范围为0%～40%;水泥的加入能够显著提高冷再生混合料的力学强度,且其前期强度增长较大,但随着水泥掺量的增加,其对混合料力学性能的增强效果逐渐减弱,水泥的掺量应控制在4.5%～5.5%;灰土的加入对冷再生混合料有不利影响,其冷再生混合料的力学强度逐渐降低,且灰土掺量在20%以下时,混合料的强度降低率较小,随着灰土掺量的增大,其力学强度的降低率增大,灰土的最佳掺量为10%～20%;水泥土稳定冷再生混合料的强度形成主要在初期,且灰土的加入对冷再生混合料的早期强度不利。     

温拌再生沥青混合料性能的试验研究

温拌再生是将沥青路面温拌技术与再生技术结合起来,从而大幅提高了再生沥青混合料中废旧沥青路面材料(RAP)的添加比例,高效利用了废旧沥青路面材料。通过对比研究温拌再生沥青混合料与热拌再生沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性及疲劳性能,探讨通过温拌技术提高再生混合料中RAP添加比例的可行性。试验结果表明,温拌再生沥青混合料疲劳性能、低温性能优于热拌再生沥青混合料,而水稳定性与高温性能与热拌再生沥青混合料相当,采用温拌再生技术可以大幅提高再生混合料中RAP的添加比例。     

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.     

高掺量RAP结合料温拌沥青胶浆的疲劳性能评价

研究了高掺量再生沥青路面(RAP)结合料和两种温拌沥青混合料R和M的沥青胶浆的疲劳性能,通过线性振幅扫描(LAS)试验和时间扫描试验研究了应变控制和应力控制两种加载模式下的疲劳性能。结果表明,人工RAP结合料、WMA添加剂和矿物填料对沥青胶浆抗疲劳开裂性能的影响随加载方式的不同而不同。此外,根据时间扫描试验结果,用能量法评估沥青材料的疲劳寿命更为可取。     

玄武岩纤维沥青混合料长度级配设计

为提出一种准确、高效的设计沥青混合料纤维掺量的方法,运用电子计算机断层扫描(CT)图像技术,提取不掺玄武岩纤维的沥青混合料的结构特征参数,确定3 mm、6 mm和9 mm这3种长度的AC-13级配玄武岩纤维的最佳掺配比例.按照不同比例设计5种组合的玄武岩纤维掺量,分别将其掺入此级配的沥青混合料中,进行相关的沥青混合料性...