废弃口罩改性沥青流变性能及储存稳定性

为实现废弃口罩的循环利用,分别将2%、4%、6%口罩碎片加入到70#基质沥青中,并研究废弃口罩对沥青使用性能的影响。结果表明:所用口罩为聚丙烯高分子材料,口罩改性沥青主要是物理改性,没有新的官能团产生。随着口罩添加量的增加,沥青的软化点、复数模量、车辙因子增大,针入度及相位角下降,沥青的高温性能得以增强。然而,添加口罩后,沥青的蠕变劲度增大,蠕变速率及蠕变速率劲度比降低,沥青低温抗裂性能劣化。与70#沥青相比,口罩改性沥青的疲劳寿命在2.5%及5%应变水平下至少提升了14.1%、4.3%。改性沥青的相均匀性随口罩添加量增加变差,改性沥青的相分离趋势愈发显著,推荐口罩添加量为4%。

透水沥青混合料PAC-16级配优化

为改善透水沥青混合料的高温抗剪切性能,对透水混合料PAC-16三轴剪切试验进行模拟,构建虚拟三轴剪切试验数值模型,并对其模拟准确性进行验证。基于此,结合数值仿真和室内试验对PAC-16级配进行优化。结果表明:虚拟试验方法所测的不同围压水平峰值应力、内摩擦角及黏聚力均与室内试验实测结果的误差不超过5%,且试验规律与实际相符;推荐粗集料最佳用量为4.75~9.5 mm:9.5~13.2 mm:13.2~16 mm:16~19 mm=10:15:12:3、细集料最佳级配取i=0.75对应的级配、粗细集料用量比为80:20,并确定0.075 mm,4.75 mm及16 mm关键筛孔通过率,提出PAC-16优化级配。优化级配的高温性能至少提升10%,整体路用性能更加出色。

团粒结构对再生沥青混合料路用性能的影响

再生沥青混合料中存在团粒结构,为了研究团粒结构对再生沥青混合料路用性能的影响,首先对旧料进行抽提,确定旧料级配.采用团粒结构结团程度指标评价旧料中团粒结构的比例.将老化沥青和新的集料等量替换再生沥青混合料中的旧料,模拟团粒结构全部分散的情况,并与采用旧料的再生沥青混合料体积参数和路用性能进行对比.试验结果表明:由于团粒结构的存在,再生沥青混合料空隙率变大,高温性能得到改善,但是低温性能、水稳定性,以及疲劳性能变差.

车辙历程中的集料细观运动追踪方法及其应用

研究集料运动规律是理解车辙细观机理的有效途径。采用X射线断层扫描(X-ray computed tomography,X-ray CT)获取沥青混合料在车辙试验前后的位移变化情况。在改造的车辙试验中采用黄铜矿(CuFeS_(2))作为集料替代物,应用该方法成功地从集料细观运动角度描述了车辙历程。研究结果表明:车辙发展过程中,试验轮正下方的混合料保持较完好的骨架结构,而车辙区域两侧边缘的粗集料多数向上运动,无法形成有效的骨架结构;并通过构建有限元模型,验证以矿石替代集料、结合CT和图像处理技术的集料追踪方法是合理有效的。

温拌LDPE改性沥青混合料性能研究

选择Sasobit和Evotherm 3G两种温拌剂对温拌LDPE沥青混合料制备工艺和性能进行研究。首先,比较变温等体积法和等黏温度法两种方法,并确定两种温拌混合料的拌和及击实温度。在此基础上,分别采用车辙试验、低温弯曲试验、中点加载弯曲试验以及冻融劈裂试验评价70#、LDPE、Sasobit-LDPE以及3G-LDPE四种沥青混合料的高温性能、低温性能、疲劳性能和水稳定性。结果表明,两种温拌技术均是可行的,Sasobit和3G温拌技术可使施工温度降低20℃和15℃。与热拌LDPE沥青混合料相比,Sasobit温拌沥青混合料具有更好的高温性能和水稳定性,在高应力比条件下抗疲劳性能更好,低温性能虽变差,但是优于70#沥青混合料;3G温拌沥青混合料的高温性能,低温性能以及水稳定性则与热拌LDPE沥青混合料各项性能较为接近,抗疲劳性能变差,但是优于70#沥青混合料。

室内老化和自然老化沥青性能及其对应关系研究

沥青老化问题关乎沥青路面的耐久性,是道路工程的研究重点之一。而受制于自然老化试验的诸多困难,长期以来沥青老化研究多开展于实验室内,造成了研究与实际应用一定程度上的脱节。以沥青三大指标为载体,对其老化后的性能进行分析研究;以自然老化、室内试验模拟老化及从旧沥青混合料抽提等四种方法获取老化沥青,从而获得了不同老化方式下沥青性能的对应关系。研究结果表明沥青三大指标的变化均能反映沥青的老化过程,其中针入度和延度可较好地作为对应自然老化和室内老化关系的指标。总体上看,经室内TFOT过程的老化程度相当于自然老化60～90d;经室内PAV过程的老化程度相当于自然老化120～140d。

CT技术在沥青混合料研究中的应用

以宏观体积参数作为设计指标的沥青混合料体积设计法在应用研究中已遭遇瓶颈,在对细观结构研究发展的需求下,CT技术被越来越多地应用到沥青混合料的研究中。介绍了CT技术的理论和技术原理及其在沥青混合料研究中应用的基础,并从真实试件扫描结果的细观结构分析和虚拟数值试验两方面概述了相关研究应用的现状,同时提出了CT技术本身、数值模拟方法等方面的问题,最后结合问题与现状对发展趋势作出了预测。

改性乳化沥青储存稳定性研究

通过复配得到一种改性沥青乳化剂,以ESSO70号基质沥青为原料制备了BCR改性乳化沥青,并对其储存稳定性影响因素进行研究。结果表明,适当提升乳化剂掺量,降低皂液pH值或加入稳定剂可以提高乳化沥青的储存稳定性,改性剂掺量增加会对储存稳定性造成不利影响,将无机稳定剂与有机稳定剂复配,能高效地改善乳化沥青的储存稳定性。该种乳化剂原材料来源广泛,成本低廉,性能良好,在乳化剂用量为2%、SBR添加量为5%、皂液pH值为2~3,稳定剂掺量为0.8%的条件下制备的BCR改性乳化沥青,能满足乳化沥青标准相关技术要求。

沥青混合料细观空隙特征对断裂行为的影响

空隙作为沥青混合料的天然缺陷,其特征对断裂行为有重大影响。通过小梁弯曲试验和扩展有限元方法研究沥青混合料的断裂行为,并基于计算机断层扫描重构模型进行图像处理提取试件空隙信息,分析空隙参数对试件断裂行为的影响。结果表明,沥青混合料的断裂以沥青-集料界面为主。空隙特征对开裂路径影响显著,其中加权纵横比均值较大的空隙更易发生开裂,而两种方式模拟的裂缝路径上空隙面积率没有显著区别。