不同级配类型水泥稳定碎石路面基层材料的抗裂性能

通过实验室试验,确定了悬浮密实和骨架密实两种集料级配类型各5个水泥用量共10种水泥稳定碎石路面基层材料的各项材料参数,进而分析了材料在温度、湿度作用下的抗裂性能.分析结果显示,悬浮密实型和骨架密实型水泥稳定碎石路面基层材料不开裂的极限降温幅度和极限失水率都是随着水泥用量的增加而减小;相同水泥用量时,骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度高19.9％～24.3％和极限失水率高3.6％～6.8％;骨架密实型材料的最佳水泥用量较悬浮密实型材料的最佳水泥用量低约2％,而最佳水泥用量时极限降温幅度高279％～294％和极限失水率高109％～119％.

二灰钢渣碎石路面基层材的设计与使用性能

通过实验室试验,研究了路面基层用石灰粉煤灰稳定钢渣碎石集料混合料的使用性能.试验结果及分析显示:二灰稳定钢渣碎石混合料无侧限抗压强度随钢渣质量分数增加而显著增加,掺钢渣可以减少二灰结合料的用量.钢渣碎石合成集料遇水累计膨胀率可以通过改变钢渣的掺量控制,必须在材料设计时予以考虑.钢渣可以提高二灰稳定材料间接抗拉强度与抗压回弹模量,集料中掺50%钢渣可以分别提高材料的抗拉强度与抗压回弹模量最高24%与21%,减小设计路面结构层厚度.钢渣可以减小二灰稳定材料总干缩系数,集料中掺50%钢渣可以减小材料的干缩系数最多27%,减缓路面基层由于失水导致的开裂.钢渣的存在对二灰稳定材料抗冲刷特性影响不大,材料设计时可以不必考虑.

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.

冷再生沥青路面结构设计方法

文章构建了一个完整的冷再生沥青路面结构设计方法,提出了冷再生沥青路面结构设计应当遵循的原则;建议了冷再生沥青路面上表面层的最小厚度,冷再生沥青路面材料的分类,冷再生沥青路面的表面层、再生层和基层的结构组合;阐明了冷再生沥青路面再生层的厚度可以采用改建路面设计的方法计算确定,给出了常用冷再生沥青路面材料厚度设计图。

冲击荷载下橡胶改性沥青混凝土的动力学性质

采用分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验,探讨了冲击荷载下橡胶改性沥青混凝土的动力学性质.试验结果与分析显示:在冲击荷载作用下,橡胶的加入可以使沥青混凝土的塑性明显增强.沥青混凝土的动力强度与冲击韧性都是温度与应变率的函数,材料在常温25℃时的强度与韧性高于在低温-20℃及高温60℃时的值,材料强度与韧性随应变率的增大而单调提高,橡胶的加入一般可以提高材料强度与韧性,幅度分别最大超过200%与接近200%.橡胶改性沥青混凝土良好的抗冲击性能源于混凝土内部的'石料-橡胶颗粒-石料'刚柔相间接触模式,橡胶掺量存在使材料抗冲击性能最优的值,对于本文研究所用材料这个掺量约为沥青质量的20%.

AC+CRC复合式路面反射裂缝的有限元分析

为给复合式路面的使用寿命预估提供参考,采用有限元软件建立了带裂缝的沥青混凝土罩面连续配筋水泥混凝土(AC+CRC)复合式路面结构应力分析模型,对在正载和偏载作用下沥青面层正应力和剪应力分布进行了分析.计算了沥青层荷载型反射裂缝应力强度因子,分析出结构层厚度、模量、配筋率、层间结合状态对AC层反射裂缝扩展的影响.分析结果表明,增加AC层厚度及底基层模量、提高CRC层配筋率、改善层间结合状态等均能较好地抑制复合式路面反射裂缝的发展,而CRC层厚度及模量、AC层模量对复合式路面反射裂缝的发展基本没有影响.研究结果可为AC+CRC复合式路面结构设计提供一定的理论依据.

广义Paris公式预测沥青路面的疲劳寿命

重复作用的交通荷载可以在路面沥青混合料细微缺陷或裂缝的尖端造成应力集中并以复杂的形式自上而下扩展,最终导致路面的疲劳开裂破坏.本文应用断裂力学的原理探讨沥青路面疲劳寿命的预测方法.计算与分析表明:广义Paris公式可以考虑沥青路面结构内材料复杂的裂缝扩展;沥青面层的疲劳寿命随着面层厚度的增加以近似线性的幂函数的形式增加;另一方面,沥青面层的疲劳寿命随着面层材料模量的降低以负指数的幂函数的形式增加.

蓖麻油生物沥青调和沥青混合料使用性能研究

为了评价蓖麻油生物沥青调和沥青混合料的使用性能,设计了具有5种蓖麻油生物沥青掺量且级配均为AC-20C的沥青混合料,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、路面设计参数等性能指标.分析表明,随着生物沥青掺量的增加,调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗压回弹模量逐渐降低,但在一定掺量范围内满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求,此外水稳定性在加入消石灰后得到显著改善.随着生物沥青掺量的增加,劈裂抗拉强度降低至一谷值后略有提高,低温抗裂性得到改善.由此可见,将蓖麻油生物沥青调和沥青替代石油沥青用于混合料,在一定掺量范围内是可行的.

压实温度对温拌NovaChip沥青混合料路用性能的影响

在添加温拌剂（EvothermTM和Sasobit ）的条件下,分别在压实温度为135、145、155、165C时成型不同类型的混合料试件,并进行相关试验,以确定压实温度对NovaChip Type C型沥青混合料路用性能的影响并得出其合理的压实温度范围.试验数据分析显示：压实温度对NovaChip Type C的高温稳定性影响较为明显,随着压实温度从135℃提高到165℃时,混合料的高温稳定性呈现出先增大后减小的趋势,马歇尔稳定度在155℃时达到最大值,动稳定度在145℃时达到最大值;压实温度对NovaChip Type C的水稳定性影响不明显,随着压实温度的提高,混合料的水稳定性呈现出先增大后减少的趋势,但变化的幅度不大;NovaChip Type C的低温抗裂性随着压实温度的提高呈现出先减少后增大的趋势,-10℃的破坏弯拉应变在165℃时达到最大值;NovaChip Type C的合理压实温度范围为135 ～ 145℃.

欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能试验研究

为探讨欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能的影响,在25%范围内对不同掺量的岩沥青改性沥青结合料进行实验室试验,并通过试验结果分析了基质沥青和改性沥青结合料的针入度、针入度指数、当量软化点、当量脆点、软化点、延度、黏度、RTFOT老化后的质量损失、残留针入度比和沥青老化指数等技术参数.试验结果与分析表明,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的高温性能、感温性能、可使用温度范围和抗老化性能得到明显改善.然而,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的低温性能与延度有所下降,有必要通过沥青混合料试验进一步评价岩沥青改性沥青的使用性能,尤其是低温特性.

CRC+AC复合式路面层间剪应力分析研究

基于弹性层状体系理论,采用BISAR软件对连续配筋混凝土复合式沥青路面结构层间剪应力分布进行分析.结果表明,CRC+AC复合式路面层间最容易发生剪切破坏的点坐标为1.1δ与1.5δ标准轴载当量圆半经;AC面层模量对层间剪应力影响不明显,而当超载达到200%时,层间剪应力将增加74.5%,更容易导致CRC+AC复合式路面发生剪切破坏;AC+CRC层间结合状况对于最大剪应力有显著影响,随着层间结合状态变差,层间抗剪强度迅速降低;剪切试验的结果表明,层间采用SBS改性沥青+土工布的形式抗剪性能较好,建议工程实践中优先选用.

布敦岩沥青改性沥青Superpave使用性能研究

为探讨布敦岩沥青(Buton Rock Asphalt,BRA)对基质沥青使用性能的影响,运用Superpave沥青结合料规范的有关试验评价体系,对不同掺量的BRA改性沥青进行实验室试验.试验结果与分析表明:不同掺量BRA改性沥青135℃时的黏度均小于3Pa·s,满足规范要求,具有良好的施工特性;BRA改性沥青复数模量指数减小,温度敏感性降低;BRA改性沥青高温性能得到明显改善,可用于夏季高温地区;与基质沥青相比,BRA改性沥青的可使用温度范围扩大,其在温差较大地区更适用;BRA对改性沥青低温性能产生消极的影响,但这一点有必要从沥青混合料、路面整体结构方面对BRA改性沥青低温性能进行综合评价,以利于BRA改性沥青进一步的研究和利用.

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%.

生物沥青再生沥青结合料使用性能

为研究生物沥青用作沥青再生剂的可能性,选用蓖麻油生物沥青为再生剂制备再生沥青,并通过试验研究了旋转薄膜烘箱(rolling thin film oven,RTFO)老化前后该种生物沥青掺量对再生沥青相关技术指标的影响.结果表明:随着生物沥青掺量的增加,再生沥青针入度增大,软化点降低,30%掺量的生物沥青可将老化沥青的针入度恢复到原样沥青水平.然而,生物沥青对延度的改善较差.此外,再生沥青135℃黏度、当量软化点和当量脆点降低,针入度指数PI和塑性温度范围逐渐增大,RTFO老化后残留针入度比减小,软化点增量、黏度老化指数逐渐增大.生物沥青的加入改善了再生沥青的感温性能和低温性能,对高温性能表现出不利影响.随着生物沥青掺量的增加,再生沥青抗老化性能逐渐减弱,但在30%掺量范围内,生物沥青再生沥青的抗老化性能仍不低于原样沥青水平.

水泥稳定钢渣-碎石路面基层材料试验研究

利用钢渣的活性,避免钢渣的不稳定性,添加碎石,优选级配,对不同比例组合水泥稳定钢渣-碎石路面基层材料进行了击实、无侧限抗压强度、间接抗拉强度、稳定性和抗冲刷等试验,并对各项力学性能指标做了深入分析.试验与分析显示,只要设计得当,水泥稳定钢渣-碎石完全可以满足路面基层材料使用性能要求.作为工业废渣的钢渣在路面基层的合理有效应用,可以节约石料开采的费用,减少钢渣废弃的污染,实现经济和环境保护的双重效益.

生物沥青及岩沥青复合改性沥青使用性能

为研究生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料使用性能,在60%范围内对不同掺量(质量)生物沥青及岩沥青复合改性沥青进行针入度、软化点、延度、黏度和RTFO短期老化试验,考察基质沥青在生物沥青和岩沥青复合改性作用下各性能的变化.试验结果与分析表明:在保持生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料与对照组基质沥青结合料的25℃针入度一致时,岩沥青与生物沥青的比值和复合改性剂的掺量变化成正比例关系;复合改性沥青针入度指数PI值增大,温度敏感性得到改善;复合改性沥青的高温性能先略有降低而后一直提升,复合改性剂掺量约为15%时达到对照组基质沥青水平;复合改性沥青RTFO后残留针入度比先略有减小而后一直增大,复合改性剂掺量约为20%时达到对照组基质沥青水平,软化点变化提升明显;然而,沥青的延度随着复合改性剂的掺入而大幅降低,但沥青混合料弯曲试验对低温性能的验证显示,复合改性剂的掺量不超过30%时,复合改性剂的掺入不会降低沥青的低温性能,反而有一定改善.综上所述,在20%~30%掺量范围内,将复合改性剂替代部分石油沥青不会降低沥青的各类性能,甚至均有一定提高,且适应不同性能要求时掺量范围上限或下限可适当放宽.

开级配水泥稳定碎石基层路用性能的试验研究

为了解决开级配水泥稳定碎石施工方式的问题,研究了不同试件成型方式对其路用性能的影响,并与常规水泥稳定碎石对比.试验结果表明:振压成型试件强度、刚度性能要大于静压成型试件;细集料含量对物理、力学性能有很大影响,实际使用中要综合考虑;与常规级配相比,开级配水泥稳定碎石抗冻性能高出10%左右,渗透系数则高达百倍.渗水试验结果表明有效空隙率与渗透系数之间有良好的幂指数关系,此试验方法具有推广应用价值.

基于常规试验数据的沥青劲度模量一般公式表达

在范得普诺模图的基础上,以针入度指数PI和实际温度与软化点(环球法)的差ΔT为变量,通过回归分析,推演了基于常规试验数据的沥青劲度模量一般公式表达。比较显示,查图与公式预测的沥青劲度模量达到了相当高的一致性,在保证率为90%时,误差对应的温度差不超过2℃。公式表达完成了从诺模图模拟性到数学确定性的转换,方便了使用,保证了精度,并为常规试验表示的沥青劲度融入现代计算技术提供了条件。此外,本文的成果,也为研究开发利用常规试验数据理性地描述沥青性质的方法准备了前提。

老化对生物沥青改性沥青结合料使用性能的影响

通过实验室实验,探讨老化对生物沥青改性沥青结合料的影响。分析显示:老化降低结合料的残留针入度比,这种影响在短期老化时较为显著,长期老化时可以忽略。老化提高结合料的软化点,这种影响在短期老化时较为显著,长期老化时更加显著。老化提高结合料的残留延度比,这种影响在短期与长期老化时效果均相当显著。老化提高结合料的针入度指数,这种影响在短期与长期老化时均较为显著。总体上,生物沥青对改性沥青结合料老化前后性能的比较没有大的不良作用,在这个意义上生物沥青改性沥青结合料具有良好的抗老化性能。

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%.