USP低温改性沥青及沥青混合料性能研究

节能环保、低碳施工是我国现阶段工程建设过程中积极倡导的施工工艺.为测试USP低温改性沥青混合料的使用性能,本研究对其马歇尔稳定度、残留稳定度、高温稳定性、冻融劈裂、劈裂强度、渗水性进行试验分析,结果显示,USP低温沥青混合料具有较好的抗水毁能力,掺入USP改性沥青能够提高沥青混合料的低温疲劳性能,改善沥青混合料抵抗外力破坏性能.     

坑槽修补中冷补料级配及冷补添加剂

针对黑龙江省地区气候特点,对冷补沥青混合料路用性能进行研究.采用热拌沥青混合料的常规实验方法,对不同冷补添加剂下的初始稳定度、成型稳定度、残留稳定度进行分析比对,以及通过马歇尔实验方法对五种不同级配下的冷补沥青混合料物理指标进行对比分析,据此对SMC冷补料进行高温、低温性能的研究.结果表明:SMC冷补添加剂具有稳定度高、水稳定性好、低温性能较好等特点;耐水性要求较高地区LP-10、AC-10型级配耐水性较好,LB-10与AM-10型级配和易性较好.     

欧洲岩沥青改性沥青混合料使用性能试验研究

为研究欧洲岩沥青改性沥青混合料的使用性能,制备了最大掺量达20%的欧洲岩沥青改性沥青,进行了AC-20C不同掺量改性沥青混合料的配合比设计,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行了混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量改性沥青混合料的动稳定度、马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数、浸水残留稳定度、冻融劈裂残留强度比、弯曲破坏应变、15℃和20℃抗压回弹模量和15℃劈裂强度等技术参数.试验结果表明,随着欧洲岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性逐渐得到提高,刚度和强度逐渐增大.随着欧洲岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值后略有回落.考虑综合性能,推荐的欧洲岩沥青最佳掺量为10%~20%.     

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。     

布敦岩沥青湿法工艺掺量对 改性沥青混合料性能的影响

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验,确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数,还有20℃、15℃抗压回弹模量、15℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值,然后略有回落.对于路用沥青混合料,推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%.     

微纳米砖混凝土垃圾改性沥青及其混合料路用性能研究

针对逐年提高的路面质量要求和大量的废旧沥青材料浪费的现象,提出将建筑垃圾中的砖、混凝土类细料部分进行碾压、研磨并加工成微纳米级别,并将其作为改性剂加入到基质沥青中,达到改善沥青并减少沥青用量的作用.采用针入度、延度、软化点、黏度和动态剪切流变等试验测试并验证改性沥青的高、低温性能;采用车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验以及浸水马歇尔试验分别验证改性沥青混合料的高、低温性能和水稳定性.试验结果表明:改性沥青中,微纳米砖混凝土垃圾材料能够改善其高温性能,且在10%掺配比时效果最佳;混合料中,微纳米砖混凝土垃圾材料能显著提高其高温稳定性和水稳定性,其中动稳定度提高60.2%,残留稳定度与劈裂强度比分别提高13.8%和24%.由此可见,微纳米砖混凝土垃圾能够有效提高沥青及其混合料的路用性能.     

橡胶粉与岩沥青复合干法改性高模量沥青混合料试验研究

为探明不同粒度特征的橡胶粉等量替换布敦岩沥青(BRA)对改性沥青混合料路用性能的影响,采用干法改性工艺拌制Sup-13型沥青混合料,开展了残留稳定度试验、冻融劈裂试验、车辙试验、低温劈裂试验和小梁弯曲试验。结果表明:采用较细粒度的橡胶粉相对较粗粒度的橡胶粉,可减小橡胶粉等量替换部分BRA对沥青混合料残留稳定度和动稳定度的不利影响,并能明显提升改性沥青混合料的劈裂抗拉强度、冻融劈裂抗拉强度比和低温劈裂压缩模量,而低温劈裂压缩变形量有所降低;100目的橡胶粉等量替换BRA,使改性沥青混合料的动稳定度提升了21.2%,小梁低温弯曲的弯拉强度和弯曲劲度模量分别提高了71.8%和87.5%。     

沥青路面坑槽修复材料研发及结构力学响应分析

目的研发一种新型高性能沥青路面坑槽修复材料,探究坑槽修补面积、修补厚度对修补后路面结构的影响.方法通过挥发速率试验确定稀释剂.通过马歇尔稳定度试验确定添加剂.并对混合料进行马歇尔稳定度试验、高温稳定性试验、水稳定性试验等路用性能试验.利用ABAQUS建立沥青路面坑槽修补有限元模型,分析不同修补面积、不同修补厚度对路面结构修补的影响.结果稀释剂B与添加剂c为最优组合.当稀释剂B掺量为20%,添加剂c掺量为10%时,其初始强度达到4.03 kN,成型强度达到6.93 kN,施工和易性好,水稳定性试验中马歇尔残留稳定度大于75%,冻融劈裂强度比大于70%,车辙试验中动稳定度1 487次/mm.剪应力的最大值出现于坑槽底部,拉应力的最大值出现于轮隙中心,压应力的最大值出现于坑槽表面.随着修补面积和修补厚度的增加,最大压应力和拉应力随之增加,最大剪应力随之减小.结论研发的沥青路面坑槽修复材料性能良好,满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)与工程使用要求.在坑槽修补的底部、表面应力最大值处,应保证混合料的密实性与原有路面的黏结性.以确保不产生二次破坏.     

生活垃圾焚烧炉渣沥青混合料的耐久性能

采用马歇尔试验方法设计掺加不同质量、不同粒径范围生活垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的炉渣沥青混合料,分析BAA对马歇尔试验参数及路用性能的影响,并采用冻融循环劈裂试验、老化试验和疲劳试验研究混合料的耐久性能.研究表明:随着BAA质量分数增加,AC-20、SMA-13的设计沥青掺量、稳定度及流值提高,高温稳定性降低,但水稳定性能与低温抗裂性能的变化规律则不同;BAA替代天然集料的质量分数分别为10%的AC-20和10%~15%的SMA-13经3次冻融循环后,其劈裂强度、冻融劈裂强度比均提高,但老化后冻融劈裂强度比降低幅度较高;AC-20中BAA替代天然集料的质量分数为20%、SMA-13中为5%~10%时可降低老化对低温抗裂性能的不利影响,混合料疲劳寿命较高.综合试验结果,AC-20、SMA-13中BAA替代天然集料的质量分数均宜在10%左右.     

相变材料对温拌沥青混合料路用性能及微观机理的影响

为研究相变材料DTC对温拌沥青混合料路用性能的影响,通过马歇尔稳定度试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验、电子显微镜试验以及核磁共振试验,研究了不同DTC掺量下相变温拌沥青混合料的高温、低温、水稳性能的影响规律及其微观机理。结果表明：马歇尔稳定度值、小梁抗弯拉强度值与DTC掺量符合线性关系,通过t检验和F检验可知,短期老化对劈裂抗拉强度比的均值和方差无显著影响,长期老化对劈裂抗拉强度比的均值影响显著,对方差无显著影响。电子显微镜和核磁共振的研究发现：随着DTC掺量的增多,试件内的孔隙越来越多,但孔径分布及其峰值主要集中在0.01～1μm,孔隙度也在增大,这也正是DTC掺量越大,马歇尔稳定度值、劈裂抗拉强度值和小梁抗弯拉强度值下降越多的主要原因。通过灰色关联度分析获知,老化对沥青混合料路用性能的关联度影响甚微。因此,DTC掺量对沥青混合料的路用性能影响由大到小依次是马歇尔稳定度、抗弯拉强度、劈裂强度;相关性分析表明,沥青混合料微观结构特性与其宏观性能的相关系数都在0.77以上,宏细观性能紧密关联。     

乳化沥青冷再生混合料配合比设计及性能分析

为了提出乳化沥青冷再生混合料的配合比,以九景(九江—景德镇)高速公路改建项目为例,通过室内试验,研究了水泥含量、乳化沥青含量对混合料劈裂强度、马歇尔稳定度的影响,确定了最佳配合比,并分析了乳化沥青冷再生混合料的力学和路用性能。结果表明:乳化沥青冷再生混合料的抗压回弹模量均大于1 000 MPa,增加压实功可提高其水稳定性,击实75次时的劈裂强度比可达到78.5%,动稳定度可达到2400次/mm,低温应变大于2 000με。此外,为乳化沥青冷再生混合料提出了室内试验指标的参考标准。     

不同成型方式乳化沥青冷再生混合料力学特性研究

为深入探讨不同成型方式对乳化沥青冷再生混合料力学特性的影响,通过制备马歇尔试件、圆柱体试件,研究了垂直振动法和传统方法对冷再生混合料力学特性的影响,并应用Weibull分布建立疲劳方程。结果表明:与传统方法设计的冷再生混合料相比,垂直振动法最佳含水率降低10%,乳化沥青最佳用量降低10%,最大干密度提高1.021倍;与马歇尔试件相比,垂直振动圆柱体试件马歇尔稳定度M_S、25℃劈裂强度、冻融劈裂强度分别提高40%,32%及57%;通过疲劳方程的截距a和斜率b可看出,垂直振动法试件在高应力下抗疲劳性能和对应力变化的敏感性优于马歇尔法试件,即垂直振动法a值大于马歇尔法,b值小于马歇尔法。     

热氧老化对高韧性环氧沥青及其混合料性能的影响

通过热氧老化前后的拉伸试验和黏度试验评价高韧性环氧沥青的抗老化性能,通过马歇尔试验、劈裂试验、低温小梁弯曲试验及四点弯曲疲劳试验考察热氧老化对高韧性环氧沥青混合料性能的影响;并与美国环氧沥青和日本环氧沥青作对比。结果表明,热氧老化对三种环氧沥青及混合料的性能影响均不显著,老化后仍满足相关技术指标要求。其中,高韧性环氧沥青的拉伸强度、断裂伸长率和施工容留时间分别损失了8. 9%、11. 2%和4. 8%;其混合料的马歇尔稳定度、劈裂强度、低温破坏应变和疲劳寿命分别下降了6. 6%、5. 7%、8. 2%、8. 1%。高韧性环氧沥青的抗老化性能略逊于美国环氧沥青,而优于日本环氧沥青。     

冷补沥青混合料性能评价及技术要求

针对冷补沥青混合料技术应用中存在的施工和易性和路用耐久性的矛盾,参考国内外相关资料和研究成果,制定了粘附性试验、贯入试验、粘聚性试验、修正马歇尔试验4个评价方法.变化隔离剂的掺量,选择3种添加剂和2种矿料级配,配制了若干种冷补料并进行了试验.分析试验结果,指出冷补料性能评价应兼顾施工性能和马歇尔强度,重视粘聚性能和水稳定性,据此提出了冷补沥青混合料的评价指标和技术要求.     

挤出法轿车轮胎橡胶沥青混合料路用性能研究

采用挤出法生产的轿车轮胎橡胶粉制备橡胶沥青,并对橡胶沥青混合料进行间断级配(SMA-13)设计。通过路用性能试验,评价不同掺量(质量分数分别为20%、30%、40%)的挤出法胶粉对沥青混合料路用性能的影响,同时优选最佳胶粉掺量。研究结果表明:挤出法胶粉能明显提升橡胶沥青混合料的路用性能。30%掺量橡胶沥青混合料的动稳定度为3 398次/mm,破坏时的最大弯拉应变为2 866.85με,浸水残留稳定度为107.71%,冻融劈裂强度比为77.6%。结合施工和易性考虑,30%掺量的橡胶沥青混合料综合性能最优。     

高耐久超薄磨耗层的开发与路用性能研究

将不同掺量的聚异戊二烯基共聚物(PMM)反应性树脂改性剂,添加在开级配(OGFC-10)、半开级配(NovaChip?Type-B)、密集配(SMA-10)3种级配的超薄磨耗层沥青混合料中.采用马歇尔试验,研究PMM在超薄磨耗层沥青混合料中的最佳掺量.对最佳PMM掺量下3种级配的超薄磨耗层沥青混合料进行马歇尔试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验等,研究PMM对沥青混合料的力学性能、高温抗车辙性能、低温变形能力及抗水损害能力的影响.研究结果表明,加入PMM对开级配沥青混合料的力学性能提升幅度较大,最佳掺量下马歇尔稳定度提升146.6%、肯塔堡飞散值减少73.1%;对胶结料掺量较多的密集配沥青混合料低温变形能力提升幅度较大,提升比例17.1%,可满足冬寒冷区公路路面使用要求.     

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.     

掺加抗剥落剂沥青混合料的路用性能研究

对未掺加抗剥落剂、掺加消石灰和掺加某液体抗剥落剂的沥青混合料,分别进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、动稳定度试验和低温弯曲试验,分析其水稳定性能、高温性能和低温性能。试验结果表明：掺加消石灰沥青混合料的路用性能优于未掺加抗剥落剂和掺加某液体抗剥落剂的沥青混合料,说明掺加消石灰是提高和改善沥青混合料水稳定性能的最佳措施。     

消石灰和水泥改性沥青混合料的路用性能

在沥青混合料中掺加消石灰、水泥能够有效提高沥青与集料之间的黏附性,改善沥青路面路用性能.以连续密级配沥青混合料AC-16型为例,采用冻融劈裂、浸水马歇尔、高温稳定性和低温抗裂性等试验,进行掺加不同剂量消石灰及水泥的路用性能研究.试验结果表明:掺加消石灰的沥青混合料对应的最佳油石比为4.6%,浸水残留稳定度提高9.6%,此时消石灰最佳掺量为1%;掺加水泥的沥青混合料对应的最佳油石比为4.8%,浸水残留稳定度提高7.1%,此时最佳掺量为2%;掺加消石灰和水泥都能显著提高沥青混合料的高、低温稳定性.     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能研究

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,本文通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。