不黏轮乳化沥青试验方法研究

不黏轮乳化沥青是一种解决沥青路面施工中“黏轮问题”的关键材料,其中不黏轮效果是其核心指标。不黏轮效果准确评价对不黏轮乳化沥青推广应用至关重要。该文基于国内外研究成果创新提出两种不黏轮效果试验方法(配重法、压头法),并对多种乳化沥青进行不黏轮效果评价。试验结果表明:两种试验方法(配重法、压头法)能够较好地评价乳化沥青的不黏轮性能且试验结果具有很好的一致性。其中配重法适合于工程现场快速评价,压头法适合于科学研究、试验检测分析。两种试验方法设备简单、操作方便,适用于工程现场、室内研究等多种场景的不黏轮乳化沥青不黏轮效果评价。

不粘轮乳化沥青国内研究进展

沥青路面是多层弹性体系结构。乳化沥青作为黏层材料,可使多层结构成为受力整体,直接影响道路使用寿命。但是,普通乳化沥青黏层常因施工车辆碾压而出现严重的粘轮现象,造成层间粘结缺失。近年来,不粘轮乳化沥青因粘轮率低、破乳时间短、层间粘结强度高,在乳化沥青领域受到重点关注。目前,国内不粘轮乳化沥青的研究尚处于起步阶段,不粘轮乳化沥青制备方法众多,测试方法不统一,市售产品性能也良莠不齐。结合北京地区高速公路多年养护工程实践经验,系统梳理了不粘轮乳化沥青在国内的研究进展,对粘轮破坏机理和不粘轮乳化沥青的制备、性能测试、实际应用等情况进行了分类阐述,并对不粘轮乳化沥青未来研究的重点及发展方向提出了建议。

考虑黏层油迁移影响的OGFC面层空隙结构表征

为了保证沥青路面层间的充分黏结,在层间撒布黏层油是目前路面施工的必要工序。由于开级配磨耗层(OGFC)的大空隙结构,在压实过程中黏层油倾向于通过界面处OGFC的空隙向上迁移,从而影响界面处OGFC的空隙结构并进而影响其功能。本文选取2种下卧层材料、1种OGFC材料和4种黏层油掺量制作OGFC和下卧层组合试件;通过CT扫描、三维重构和一系列图像处理方法对OGFC面层的空隙结构进行表征和分析;选取截面空隙率、平均空隙半径和平均配位数对OGFC面层的空隙结构进行定量表征。研究结果表明:当层间不撒布黏层油时,OGFC面层的空隙率分布与密级配沥青混凝土的类似,呈现两端空隙率高、中间空隙率低的规律;当黏层油掺量为0.5、1.0和1.5 kg/m^(2)时,黏层油向上迁移,使得界面处OGFC的空隙率显著降低,并且黏层油掺量越大,迁移的高度越大;黏层油迁移对平均空隙半径和平均配位数的影响规律与空隙率的基本一致;下卧层的表面构造也会对黏层油的迁移造成显著影响。

水泥路面沥青薄层罩面层间抗剪强度及影响

针对旧水泥混凝土路面沥青薄层罩面易发生推移等破坏问题,选取3种黏层油(普通乳化沥青、SBS改性乳化沥青、自制高性能乳化沥青)、3种罩面层沥青混合料(AC-10、SMA-10、DTFC-10)以及3种混凝土板表面粗糙状况(原状、凿毛、刻槽),通过直接剪切试验对黏层油类型及用量、罩面层沥青混合料类型、水泥路面表面构造等因素对层间抗剪强度的影响进行了研究,并运用灰色理论分析了不同因素的影响程度。结果表明:黏层油种类对层间抗剪强度有显著影响,层间抗剪强度随黏层油用量增加呈先增大后减小趋势,且黏层油用量为0.8 L/m 2时,层间抗剪强度达最大值;罩面层沥青混合料类型对层间抗剪强度也有影响,加铺超薄磨耗层DTFC-10罩面后层间抗剪强度明显高于其他2种混合料;水泥混凝土板表面粗糙状况对层间抗剪强度也有影响,凿毛表面略高于刻槽,但明显高于原状表面。灰关联分析表明:影响层间抗剪强度的关键因素是罩面层混合料类型和黏层油,水泥混凝土板表面粗糙状况和黏层油用量也对其有一定影响。

自迁移水性聚氨酯乳化沥青粘层的制备及性能研究

为了解决沥青路面粘层粘轮问题,将水性聚氨酯乳液掺加到乳化沥青中,制备出一种具有自迁移效果的聚氨酯乳化沥青(PUEA)粘层。通过对不同水性聚氨酯乳液掺量的PUEA粘层不粘轮效果分析,水性聚氨酯乳液最佳掺量为3%,且PUEA-3(掺量3%)粘层在70℃具有优异的不粘轮效果。另外,通过红外光谱、接触角和电子显微镜分析得出,PUEA粘层上表面聚氨酯含量高于下表面层,PUEA粘层在成型过程中聚氨酯自主迁移至粘层表面。通过将水性聚氨酯乳液用于沥青路面粘层,使得掺加少量水性聚氨酯乳液,粘层具有优异的不粘轮效果。自迁移效果的PUEA粘层在公路沥青路面新建和养护中具有重要的应用价值。

水性环氧树脂改性乳化沥青黏层材料的层间性能研究

为提升微表处混合料铺筑后抵抗行车制动造成剪切破坏,本文通过在普通乳化沥青中添加水性环氧树脂(WEP),研究其对普通乳化沥青性能的提升效果。结果表明:使用WEP改性乳化沥青作为黏层油,用量为0.6 kg/m^(2)时,层间抗剪强度最大,与原路面的黏结效果远优于SBS改性乳化沥青,同时用量还少于SBS改性乳化沥青;另外,在高温时WEP改性乳化沥青复数剪切模量、车辙因子均优于SBS改性乳化沥青。

沥青路面粘层材料性能的试验

沥青路面层间材料粘结性能的优劣直接关系到路面的整体受力状态,进而影响路面的使用寿命。利用自行研发的多功能剪切仪,对普通沥青、SBS改性沥青和SBS改性乳化沥青这3种常用的粘层材料在不同温度及洒布量条件下的粘结性能进行试验研究,提出以不同温度下的粘结抗剪强度作为评价指标。结果表明:3种材料的粘结抗剪强度均随着温度的升高而减小,但随温度的变化规律有所不同;相比而言,在较低洒布量时,SBS改性乳化沥青表现出更优异的粘结性能,且最佳洒布量为0.5～0.7kg/m2。

路面粘层复合改性沥青材料研发与性能评价

针对路面结构粘层沥青材料特点,以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、胶粉(CRM)为改性剂,采用高速剪切法在室内制备了一种粘层复合改性沥青材料。基于对粘层沥青高温性能及粘度的测定,优化了复合改性沥青室内制备工艺。通过常规指标测试、高温动态剪切试验、动态力学性能分析、粘度试验,对不同掺量复合改性沥青的路用性能进行评价,并确定改性剂最佳掺量。研究表明所研发的粘层复合改性沥青路用性能较优,更能满足粘层沥青材料的要求,研究结果可供同行参考。

CRCP板与沥青混凝土面层间粘结层材料试验研究

CRCP板与沥青混凝土面层组成的复合式路面要发挥良好的路用性能必须确保CRCP板与沥青混凝土面层间具有良好的抗剪切能力。在考虑紧急制动的条件下,应用有限元方法分析粘结层位的最大剪应力分布图,确定两种不同路面结构形式的抗剪切强度,然后在不同的温度条件下,对几种常用粘结层材料进行对比试验,分析其抗剪切能力、粘结力、渗水性以及高温稳定性,推荐一种性能最优的粘结层材料,总结一套粘结层方案选择及性能评价的试验方法。

路用乳化沥青黏层材料黏附性实验

沥青路面的黏层对于路面路用性能影响很大,用乳化沥青作为黏层材料有一定技术优势。为了减少沥青路面病害,研发沥青路面的黏层沥青材料。为了检验研发的黏层乳化沥青性能,进行材料选择和配合比设计,制备和切割试件,对研发的混合料同时开展了室内实验和现场实验。实验研究表明,6种黏层用乳化沥青材料的室内实验的黏结强度均能达到1.7 MPa左右,满足规范要求,尤其是由于龄期增长,现场实验的拉拔检测结果更好,平均值为2.2 MPa。所研发的乳化沥青路用黏层材料性能优良,为该材料在道路行业的应用和推广提供了技术支持。

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.

层间接触条件对沥青路面高温性能的影响研究

应用BISAR软件计算了不同层间接触条件下的沥青面层剪应力,通过直剪试验测定了洒布不同粘层材料的复合马歇尔试件的抗剪强度,并采用车辙试验测定复合式车辙板的DS和总变形量.研究结果表明:完全光滑的层间接触条件大幅提高了沥青面层的最大剪应力,加速沥青面层发生剪切破坏而出现车辙;粘层提高了层间抗剪强度,不同的粘层材料对层间接触条件的改善效果不同;高抗剪强度的层间接触能提高复合式车辙板的高温性能.

特大桥梁沥青铺装层层间稳定性试验研究

为保证防水粘结层与沥青铺装层和混凝土板之间的良好粘结,应通过试验选择性能优良的防水粘结层材料。结合京港澳高速公路郑州黄河大桥的桥面铺装层设计,首先在室内按照抗剪强度最大的原则确定了桥面防水粘结层材料的最佳涂膜量,然后在最佳涂膜量的条件下测定了不同垂直压力和温度下粘结层抗剪强度的变化情况,分析了变化规律,同时又测定了不同温度下粘结层的粘结强度,并建立了粘结强度和抗剪强度的关系。通过现场拉拔试验,建立了桥面防水粘结层抗剪强度指标,并对实体工程进行了验证。防水粘结层室内外研究的方法和结果,对大跨径混凝土桥梁粘结防水层设计具有一定的指导意义。

沥青路面加铺结构中土工布夹层黏结性能

采用直剪试验并以剪切破坏能为评价指标,分析了黏层油类型、洒布量、土工布铺设工艺和路面使用环境等因素对沥青路面加铺结构中土工布夹层黏结性能的影响,同时通过带切缝复合梁弯曲疲劳试验验证了土工布夹层黏结性能与其抗反射裂缝效应的相关性.结果表明:采用乳化沥青、基质沥青和SBS改性沥青作为土工布夹层黏层油时,其优选洒布量分别为1.2,0.9,0.8kg/m2,其中SBS改性沥青黏层油的黏结效果最好,可达到常规加铺结构层间黏结水平;SBS改性沥青黏层油作1次洒布时,上层混合料摊铺温度较低将对土工布夹层黏结性能产生不利影响,SBS改性沥青黏层油作2次洒布时,上层混合料摊铺温度对其黏结性能无显著影响;随着服役温度升高或浸水时间延长,土工布夹层黏结性能将显著降低,而且相比于常规加铺结构层间黏结性能,其受温度影响较小,受浸水作用影响较大;土工布夹层的黏层性能与其抗反射裂缝效应具有良好的正相关性.

基于拉拔和车辙试验的沥青面层间黏层油性能评价

为了评价沥青面层间黏层油的实际效果,选取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青、苯乙烯-丁二烯橡胶改性乳化沥青、乳化沥青及石油沥青等4种较常用的黏层油,把沥青面层粘结在一起,模拟沥青面层间的实际状态,通过室内拉拔和车辙试验,以抗车辙能力及粘结力为标准对其实际效果进行了试验研究.研究结果表明,喷洒用量为0.2～0.3 kg/m2的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青和苯乙烯-丁二烯橡胶改性乳化沥青粘结效果较好.

桥梁混凝土聚脲防护涂层配套底漆性能研究

研究了环氧底漆(EP)、单组分聚氨酯底漆(PU1)、双组分聚氨酯底漆(PU2)等三种桥梁混凝土聚脲防护涂层配套底漆的表干时间和附着性,考察了环境温度和湿度以及间隔时间对附着性的影响。结果表明:在试验条件范围内,EP、PU1、PU2的表干时间分别为30～120min、30～59min、29～51min,其附着力分别为3.86～6.22MPa、4.38～5.56MPa、3.60～5.35MPa。3种底漆对环境温湿度依赖性不同,EP的最强,PU1次之,而PU2最小。EP的附着力随着环境温度升高而增大,PU1的附着力则随着环境湿度增大而增大,而PU2的附着力随环境的湿度增大而减少。上述3种底漆的附着力随着间隔时间的延长呈现先增后降趋势,EP的附着力在72h达到最大值5.9MPa,PU1的附着力在24h达到最大值5.27MPa,PU2的附着力仅3h就达到最大值5.38MPa。

粘层材料剪切疲劳特性及层间设计方法研究

沥青路面的性能及使用年限很大程度上取决于其结构层间粘结状态的好坏。在进行沥青路面设计时,路表弯沉及沥青面层层底拉应力通常被视为重要的设计指标,而沥青路面层间剪切疲劳破坏却被忽视,为沥青路面病害的产生埋下隐患。通过系统的沥青路面层间剪切疲劳试验建立了沥青路面层间剪切疲劳方程及疲劳寿命预估模型,并根据沥青路面的实际工作状态,对该模型进行了修正。提出了基于剪切疲劳破坏的沥青路面层间设计方法,结合工程实例,对沥青路面剪切疲劳破坏进行了验算及寿命预估。结果表明:在以传统的路表弯沉及沥青面层层底拉应力为设计指标时,其层间接触不能满足路面剪切疲劳的要求,因此,建议在沥青路面设计中增加沥青层间剪切疲劳设计指标。

沥青路面热阻粘封层机理及性能研究

从传热学机理出发,首先在理论上研究了路面结构材料各参数对于沥青路面结构温度的影响,并探讨了阻热型结构层对路面结构温度场的作用。然后对热阻材料需满足的性能进行了分析,并初步选择了数种性能合理的热阻材料。通过室内的热辐射系统模拟了外界太阳能的辐射,并对不同热阻材料组成的结构进行了辐射试验,以研究其结构导热特性。最后对热阻粘封层的经济性进行了对比分析。试验结果表明,在一定时间的高温作用下,功能、厚度适宜的热阻结构层可以改善路面结构温度场,降低中下面层沥青混合料的工作温度,从而提高沥青路面的高温稳定性。

钢桥面沥青铺装层间处理技术

通过对钢桥面沥青铺装层性能要求、混凝土类型选择和铺装层破坏类型的技术分析,针对中国双层沥青混凝土钢桥面铺装体系,介绍了铺装主体上、下层之间以及铺装主体和钢桥面之间的层间处理的新结构、新材料、新工艺。

槽和黏层油对沥青混合料层间抗剪性能的影响

为确定沥青路面面层界面两侧材料组合(A)、界面压槽(B)、黏层油(C)及其交互作用(A×B,A×C,B×C)对层间抗剪性能影响的主次顺序和显著性,根据正交试验方法设计试验方案,进行试验研究.采用击实法制备了3种类型的复合式马歇尔试件,试件的下层为AC-20,上层分别为AC-13、AC-20、OGFC-13.3种类型试件的界面情况分别为无槽无黏层油、无槽有黏层油、有槽无黏层油和有槽有黏层油.利用自制的沥青混合料层间剪切仪对试件进行了常温下(25℃)的直接剪切试验.结果表明:相比于界面无任何措施的层间抗剪强度,黏层油,槽以及二者的联合3种工艺对界面名义抗剪强度的平均增加率分别为23.8%、42.9%及53.9%;3个因素及其交互作用对界面抗剪性能影响的主次顺序为:A、B、C、B×C、A×C、A×B;其显著性为:A、B、C及因素B、C的交互作用B×C对层间抗剪强度的影响为高度显著因素,交互作用A×B与A×C为次要因素.