不同老化方式下新旧沥青的扩散融合

分别制备了热氧老化沥青和热氧-紫外老化沥青,构建了新、旧沥青双层扩散模型,并且通过相对浓度与扩散系数的模拟计算、拉拔试验与荧光显微镜试验研究了新、旧沥青扩散融合程度与温度、沥青四组分的关系.结果表明:热氧-紫外老化沥青更不易与基质沥青扩散融合,与基质沥青的黏附性较差;在10~40℃内,新、旧沥青能够快速扩散融合,超过40℃后,升高温度对扩散融合的促进作用逐渐减小,且对热氧-紫外老化沥青与基质沥青的扩散融合促进作用的减小速率更大;沥青四组分扩散系数的大小顺序依次为:饱和分>芳香分≥胶质>沥青质,经紫外老化后,四组分的扩散系数均有所下降,沥青质的降幅最大.

水性环氧树脂改性泡沫沥青冷再生混合料性能

针对泡沫沥青冷再生混合料(CRMFB)高温稳定性和抗水损性能的不足,采用水性环氧树脂(WER)对其进行改性,研究了WER的掺加方式及掺量、混合料的储存时间和储存温度对CRMFB性能的影响.结果表明:WER的最佳掺加方式为先将其加入拌和水中,再与矿料一起加入拌和锅内;WER通过与松散细集料形成高黏性热固性胶浆以及生成固化产物对沥青分子进行“嵌锁”等方式改善CRMFB的性能;级配S和级配Z的CRMFB抗水损性能、高温稳定性均有提高;建议CRMFB在45 min内从拌和厂运送至现场摊铺压实,当施工气温较低或较高时,运输时间宜控制在30 min内.

真空饱水衡量水对沥青混合料高温稳定性的影响

针对水影响沥青混合料高温稳定性的问题,通过真空饱水试验深入探究沥青混合料内黏聚力、内摩擦角和动稳定度随饱水率的变化规律,并对多功能改性沥青混合料、SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料进行对比研究.结果表明:水对SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角有较大影响,各参数随饱水率的增大而降低;多功能改性沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角几乎不受饱水率变化的影响,表现出极强的抗水温耦合特性.

考虑剪切性能的泡沫沥青混合料配合比设计

在传统泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的基础上,基于摩尔–库伦强度理论,提出考虑抗拉、抗水损和抗剪切性能的泡沫沥青用量综合指标,优化了泡沫沥青冷再生混合料配合比设计方法。同时为解决车辙试验试件成型复杂、耗材多、耗时长等缺陷,提出基于标准马歇尔试件的单轴贯入试验对混合料高温抗剪切性能进行评价,为设计和检验高抗剪泡沫沥青冷再生混合料开展系统研究。结果表明:以综合指标优化配合比设计,泡沫沥青用量降低,在保证混合料抗水损性能的基础上,有效提高混合料高温抗剪切性能;基于标准马歇尔试件的单轴贯入试验,可有效评价混合料高温抗剪切性能,贯入速率1 mm/min、试验温度60℃为最佳试验条件;最大贯入荷载与动稳定度存在较好的线性相关,以动稳定度规范限值推算出贯入荷载限值,为该评价方法的应用提供限值参考。

基于AFM与分子动力学的改性泡沫沥青性能研究

针对泡沫沥青与集料黏结力较弱的问题,通过添加抗剥落剂对沥青进行改性。采用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)观测与分子动力学模拟相结合的方式,在微观角度分析了抗剥落剂的作用机理。结果表明,抗剥落剂改性泡沫沥青的蜂状结构与光滑结构的黏附力和DMT模量都高于普通泡沫沥青。采用MS软件模拟基质沥青添加抗剥落剂前后沥青发泡过程。模拟结果表明,改性泡沫沥青各个参数都有所提升,并且水分子在改性泡沫沥青中扩散系数比基质沥青高34%。研究结果显示,抗剥落剂的添加可以增强泡沫沥青胶浆的黏结力,从而提高泡沫沥青混合料的水稳性。

基于图像数字化处理的泡沫沥青分散均匀性研究

泡沫沥青冷再生混合料材料组成复杂,原材料的选择和沥青发泡性能对冷再生混合料强度有较大影响。为设计出适用于多雨重载公路下面层的泡沫沥青冷再生混合料,依托课题工程项目,对原材料性能进行分析,而传统沥青发泡性能评价指标(膨胀率和半衰期)存在非唯一性、误差大和非直观性等问题。因此,利用泡沫沥青胶浆颜色特征,基于IPP软件对泡沫沥青胶浆分布图数字化处理,在面积指标、数目指标和均匀性指标的基础上,提出了沥青发泡性能综合评价指标FBCE,并对沥青发泡性能和混合料力学性能开展了试验研究。结果表明:综合指标FBCE可对沥青发泡性能进行定量评价,该指标包含泡沫沥青胶浆面积指标FBA、数目指标FBAN和均匀性指标FBAD,提高了确定发泡条件的准确性,具有直观性、唯一性和与力学性能相关性强等优点;沥青发泡性能对泡沫沥青冷再生混合料高温抗剪切和抗水损性能有较大影响,最佳发泡条件(160℃,2.5%)较最差发泡条件(150℃,1.5%)的混合料最大贯入荷载和ITSR分别提高16.7%和9.2%,表明改善沥青发泡性能可有效提高泡沫沥青分散性进而提升冷再生混合料的高温抗剪切和抗水损性能,沥青发泡性能综合指标FBCE与最大贯入荷载和ITSR均有较好的相关性,进一步证明了综合指标FBCE的合理性。

基于高抗剪密实型的泡沫沥青冷再生混合料中粒式级配设计

在重载交通和雨水综合作用下,泡沫沥青冷再生路面常因混合料抗剪切性能和密实性不足发生车辙和水损病害。为了设计出适用于多雨重载公路泡沫沥青冷再生混合料中粒式级配,在对散体力学剪切模量和最小空隙率分析的基础上,以铣刨料为原料,以剪切模量和最小空隙率为粗、细集料级配的设计指标,以体积法为级配合成方法,以贝雷法参数为检验标准,并选取多级嵌挤密实型级配和级配中值为对照,以冷再生混合料抗剪强度参数和路用性能为验证,最终提出高抗剪密实型泡沫沥青冷再生混合料中粒式级配设计方法。综合不同级配下泡沫沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性,以满足规范路用性能的混合料级配曲线为上下限,确定了推荐级配范围。结果表明:新设计的级配的粗集料和粉料含量高,细集料含量低,与SMA级配相似,新级配的粗铣刨料表面粗糙度高,接触面多,形成的骨架结构可有效传递车辆荷载,适量的胶结料能有效进行填充,空隙率小;混合料具有较大的内摩擦角和黏聚力,混合料高温稳定性较级配中值提高131.3%,远高于规范对重载公路动稳定的要求,水稳定性能相对于级配中值提高12.3%,均远高于规范限值;选用铣刨料进行级配设计,加入适当比例的新料不会对冷再生料力学性能产生不利影响。