高强沥青混凝土配合比与力学性能试验研究

为提升沥青混合料高温强度,降低变形与疲劳病害风险,延长无砟轨道使用寿命,分别就胶结料和级配对沥青混合料高温强度的影响展开研究。结果表明:10%的RP(Rubber&Plastic)添加剂加入到胶结料中,可以使70号沥青软化点升高54.4℃,沥青胶浆70℃下的抗车辙因子提高37倍,AC-13沥青混合料60℃动稳定度提升8.2倍,70℃动稳定度从难以测出提高到5 456次/mm;使I-D改性沥青软化点升高37.8℃,AC-13沥青混合料60℃动稳定度提升2.7倍,70℃动稳定度提升2.0倍以上。进行斜剪试验,不同胶结料对混合料的斜剪破坏荷载有一定影响,但幅度远低于动稳定度间的差别,RP对动稳定度的提升与其提升了混合料的弹性变形能力有关。对比AC(Asphalt Concrete)、SMA(Stone Mastic Asphalt)和ESMA(Enhanced Stone Mastic Asphalt)三种级配,ESMA级配沥青混合料高温强度最高。高强度沥青混合料的抗开裂性较70号沥青AC-13沥青混合料有较大幅度提高。

长期高温浸水对热再生沥青混合料疲劳性能的影响

沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)的热再生利用可实现道路固废资源化利用,符合绿色可持续发展要求,但高掺量RAP热再生沥青混合料的使用耐久性是急需解决的难题。针对中国南方高温多雨气候特点,开展30%RAP掺量热再生沥青混合料与普通沥青混合料长期高温浸水后的强度衰减、耐疲劳特性与自愈合性能的研究。试验结果表明30%RAP热再生沥青混合料间接拉伸强度和疲劳寿命大于普通沥青混合料,但60℃浸水间接拉伸强度和疲劳寿命均呈明显下降,且强度与疲劳寿命残留率呈明显的线性相关性,可用于强度与寿命预测。普通沥青混合料的间接拉伸疲劳愈合水平高于30%RAP热再生沥青混合料,但浸水后二者自愈合能力大体相当。与间接拉伸疲劳试验相反,30%RAP热再生沥青混合料弯曲疲劳寿命约为普通沥青混合料的50%,60℃浸水14 d后衰减到1/3。二者疲劳愈合性能基本相当,且在有水条件下均难以很好愈合。建立了基于浸水时间的动态模量衰减预测模型,可用于量化分析高温多雨气候条件对模量的影响以及进行剩余疲劳寿命预估。

界面糙化对刚柔复合式路面剪切强度的影响

为解决刚柔复合式路面层间易出现滑移、剪切破坏的问题,以刚柔复合式路面层间构造为研究对象,研究采用嵌石构造层间界面对复合式路面层间剪切强度的影响。碎石粒径分别为2.36~4.75 mm、4.75~9.5 mm、9.5~13.2 mm,每种粒径下碎石的撒布面积设置为25%、50%及75%,嵌入深度为其粒径的2/5~3/5,利用自制的斜剪夹具,通过室内试验研究了三种碎石粒径下,各粒径对应三种碎石撒布面积时的复合试件层间剪切强度的大小。试验结果表明:(1)刚柔复合式路面层间剪切强度随着碎石粒径的增大而增大;(2)在三种撒布粒径对应的25%、50%、75%的撒布面积下,层间剪切强度随着撒布面积的增大而增大。

高强冷铺沥青路面材料与结构设计研究

高强度冷铺混合料对环境友好且不受气温限制,同时也可避免因温度散失而导致的压实度不足等热拌混合料无法避免的缺陷问题,但为了达到热拌沥青路面的效果,路面的结构设计需要专门基于高强度冷拌沥青混合料的力学性能进行分析和研究。研究首先进行高强冷拌沥青混合料的结构设计,以常规改性AC-13作为对比,选取了两种路面结构设计方案,并分别进行路面力学分析。研究结果显示:高强度冷铺沥青混合料适用级配为DE-10,其中不含水的最佳沥青用量为5.7%,乳化沥青用量为9.5%;高强度冷铺沥青混合料不仅具有一定的柔性,还具有很高的刚度和强度;当选用高强度冷铺沥青作为上面层后,在标准荷载作用下各指标相对常规路面都得到了优化,路面总体厚度相比常规方案降低了的同时,性能获得了提升;高强度冷铺沥青结构能够抵抗更高的荷载。

市政道路路面透层施工处理中高渗透乳化沥青的应用

文中结合某市政道路施工案例,对市政道路路面透层施工处理中高渗透乳化沥青应用进行研究,研究内容主要包括高渗透乳化沥青材料的制备、材料撒布等方面。实践证明,高渗透乳化沥青材料在市政路面透层施工的应用效果良好。

无砟轨道用改性复材配比优化设计与抗压强度测试

无砟轨道则是采用混沥青混合料等作为基础,替代了传统有砟轨道中的碎石,从而避免了砟道碎石飞溅的问题,提高了铁路运行的平稳性和安全性。为提高无砟轨道中乳化沥青砂浆的性能,提出通过矿粉和硅灰改性乳化沥青,并探讨了沥灰比对乳化沥青性能的影响。结果表明,当A/C=0.9,硅灰掺量为10%,矿粉掺量为20%时,得到此时的抗压强度为4.42 MPa。由此得出,通过以上配比优化,增强了沥青的抗压强度,可提高无砟轨道用沥青的抗压强度。

沥青路面车辙变形规律及与力学性能相关性研究

为了寻找简便且准确评价沥青混合料高温性能的力学指标,在研究沥青混合料车辙变形规律的基础上,对比研究抗压强度、马歇尔稳定度、劈裂强度及抗弯拉强度与车辙深度的线性相关性。结果表明:混合料车辙深度随荷载作用次数增加呈先快速增长后趋于稳定,随温度升高明显增加;压缩性强度指标(抗压强度、马歇尔稳定度)与车辙深度相关性较好,而拉伸强度指标(劈裂强度、抗弯拉强度)与动稳定度的相关性较差;抗剪强度与车辙深度相关性高达0.98,可准确有效地评价混合料的高温抗车辙性能。

SBS/HDPE复合高强改性沥青流变特性及微观机理研究

为了解决苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青路面抗高温性能不足及易产生车辙病害的问题,通过在SBS改性沥青中分别加入3%、4%、5%的高密度聚乙烯(HDPE),考察HDPE对SBS改性沥青性能的影响,并与单一SBS改性沥青进行对比。采用常规性能指标、温度扫描实验、频率扫描实验、荧光显微镜技术、红外光谱(FTIR)表征对复合高强改性沥青的性能进行研究。结果表明,复合高强改性沥青体系中发生了交联反应,形成了致密的网状结构,且随着HDPE掺量的增加,复合高强改性沥青的软化点、布氏黏度与车辙因子等指标呈上升趋势;与SBS改性沥青相比,其抗高温变形的能力得到显著提升。但是当HDPE掺量增加到5%时,改性剂开始产生团聚现象,对复合改性沥青的低温性能造成负面影响,基于此推荐HDPE的最佳掺量为4%。

高渗透乳化沥青在半刚性基层上的工程应用效果

为探究高渗透乳化沥青在半刚性基层上的应用效果,提高透层油渗透深度和黏结强度,依托高速公路实体建设工程,采用普通PC⁃2乳化沥青与高渗透乳化沥青进行对比研究。基于水泥稳定碎石半刚性基层,对2种乳化沥青在不同洒布时机和洒布量下的渗透能力与黏结强度进行了试验评价。结果表明:在相同的施工条件下,高渗透乳化沥青的渗透性能与黏结强度明显强于PC⁃2乳化沥青;随着洒布时机的延后,高渗透乳化沥青的渗透深度逐渐降低,透层油与基层间的黏结强度逐渐下降;随着高渗透乳化沥青洒布量的增加,渗透深度与黏结强度呈现先逐渐增强后降低的特征;为提高透层油渗透能力与黏结强度,减少养生成本,保证基层强度的形成,高渗透乳化沥青的推荐洒布时机为水泥稳定碎石碾压完成后间隔2 h洒布,推荐洒布量为1.2 L/m^(2)。

不同类型高黏沥青及排水沥青混合料的性能发展规律

为了解决排水沥青混合料养生时间长的问题,分析了早强型高黏剂对高黏沥青及排水沥青混合料性能发展规律的影响。首先,根据不同养生时间下高黏沥青及排水沥青混合料的性能发展规律,明确了常规排水沥青混合料适宜的养生时间范围。其次,采用研发的早强型高黏剂分别制备了高黏沥青和排水沥青混合料,分析了养生时间对二者关键性能发展规律的影响。结果表明:与室内高速剪切法相比,拌制排水沥青混合料时高黏剂与沥青的融合效果较差,发育时间较长,在养生24~48 h后排水沥青混合料的性能方才趋于稳定;早强型高黏沥青的高温性能、疲劳性能在6~12 h较短时间内即趋于稳定;掺加早强型高黏剂显著提高了排水沥青混合料的早期强度,并且混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均有一定程度改善;采用早强型高黏剂可以加快排水沥青混合料的性能发展,将养生时间缩短至12 h以内。

高黏改性沥青砂浆粘结强度多层次表征及其与多孔混合料破坏形式的关联研究

多孔沥青混合料的粘聚粘附破坏主要发生在沥青砂浆位置,然而现阶段针对其内部沥青砂浆的粘附粘聚力的表征尚存空白。因此,以沥青粘结强度(BBS)试验为基础,设计可用于砂浆和胶浆的粘结强度(MBBS)试验,对基质沥青、SBS改性沥青和高黏改性沥青的多层次粘结强度和相应多孔沥青混合料在不同条件下的破坏形式进行研究。试验结果分析表明,MBBS试验可较好地表征不同改性沥青砂浆的粘结粘聚强度特征;多孔沥青混合料的劈裂强度和飞散损失指标与其砂浆/胶浆的粘结粘聚强度指标之间具有很强的相关性,使用MBBS试验表征得到的粘结粘聚强度与混合料的强度以及混合料在不同水损害条件下的耐久性有着较好的关联性。高温条件下多孔混合料的主要破坏形式是胶浆与沥青的粘结破坏;而在中低温条件下,多孔沥青混合料短期和长期浸水的破坏形式分别为砂浆的粘聚破坏和沥青-集料的粘结破坏。研究成果在砂浆/胶浆尺度的视角下深入分析多孔沥青混合料粘附粘聚破坏机理,为多孔沥青路面材料耐久性评价提供新思路。

高温-重载作用下沥青混合料的高温稳定性研究

沥青混合料高温稳定性差会导致道路在运营不久后出现车辙等病害,严重威胁道路的使用。为了探究高温和重载作用下沥青混合料高温稳定性的演变规律,文章选用70#沥青、SBS沥青和0.2%抗车辙剂改性沥青分析了沥青混合料的抗剪强度和抗车辙性能。结果表明:温度越高,沥青混合料的抗剪强度和抗车辙性能越差;轴载越大,沥青混合料的抗车辙性能越差;三种沥青混合料中,0.2%抗车辙剂改性沥青的高温稳定性最好,70#沥青的高温稳定性最差,对高温和重载更敏感。

基于主结构形成准则的细粒式排水沥青混合料级配优化

将基于颗粒填充理论的主结构形成准则应用于细粒式排水沥青混合料的级配设计,在规范规定级配范围内进一步优化主结构粒径范围内的集料含量,以提升集料的骨架结构强度和混合料的高温性能。将室内试验和理论分析研究方法相结合,通过骨架贯入试验验证该准则对提升骨架强度的适用性,并通过单轴压缩蠕变试验判断级配骨架强度对高温性能的影响。结果表明:将主结构形成准则应用于级配设计可提升集料的骨架强度和混合料的高温性能,并且集料的骨架强度与混合料的高温性能有很好的相关性,集料骨架强度越高,混合料的高温性能越好。

制样方法对高聚物改性沥青基层处理剂粘结强度影响的比较研究

粘接强度是评价防水涂料与基层粘结性能的重要指标。研究讨论了不同标准、不同制样方法对高聚物改性沥青基层处理剂粘结强度指标测试结果的影响,得到最优的制样和测试方法,为低固含量、低黏度、具有优异流动性的涂料产品(类似高聚物改性沥青基层处理剂产品)采用“8”字水泥砂浆块测试粘结强度指标(GB/T 16777—2008标准中的B法)的方法提供一定的理论依据。

基于层间抗剪性能的黏层材料研究

针对普通乳化沥青层间黏结材料使用性能差的问题,采用直接剪切试验和直接剪切疲劳试验,对比分析了自主研发的一种高黏改性乳化沥青和工程常用的三种粘层材料的层间抗剪性能。结果表明,自主研发的高黏改性乳化沥青具有较高的抗剪强度,剪切疲劳寿命明显大于其他乳化沥青,是性能优良的层间粘结材料。

泡沫沥青作用机理及其再生混合料路用特性研究

首先分析了泡沫沥青的作用机理及影响因素,其次对其配合比进行设计,得到最佳拌合用水量,最后通过室内试验研究泡沫沥青混合料的路用性能,研究结果表明:发泡温度一定时,随着用水量的增加,泡沫沥青的膨胀率增加和半衰期减少,A-70基质沥青的最佳发泡温度为160℃,最佳发泡用水量2.7%;级配改善后泡沫沥青再生混合物的最佳拌合用水量为3.8%;水泥含量为1%~4%时,泡沫沥青再生混合料的抗压强度逐渐增加,增加幅度在12%~20%;泡沫沥青含量为2%~3%时,混合料高温稳定性随着水泥含量的增加逐步提升,泡沫沥青含量为3%~4%时,高温稳定性出现略微的下降。

水性环氧树脂对冷拌SMA-5沥青混合料路用性能的影响

为了研究水性环氧树脂用量对冷拌SMA-5沥青混合料路用性能的影响,分别探讨了水性环氧树脂掺量对冷拌SMA-5沥青混合料的施工和易性、开放交通时间、混合料强度、高温稳定性和水稳定性的影响规律。研究结果表明,在固定用水量6%的情况下,当水性环氧树脂掺量为15%时,混合料在拌合过程中出现了稠度增大,建议其掺量不超过15%为宜。与未掺水性环氧树脂相比,水性环氧树脂掺量为13%时,30 min和60 min的黏结力分别为2.1 N·m和2.8 N·m,混合料的1 d无侧限抗压强度提高了194%,3 d无侧限抗压强度提高了151%,冻融劈裂强度97%,浸水马歇尔强度比为99%,动稳定度超过4 000次/mm,均能满足规范要求。

CA砂浆强度影响因素及强度机理研究

为制得满足高速铁路建设的CA砂浆,制备了不同配比的CA砂浆,通过考查CA砂浆的强度并利用扫描电子显微镜观测微观结构,研究砂的级配、砂灰比、乳化沥青与水泥比等因素对CA砂浆固化体不同龄期强度的影响.研究表明:选择粒径为0.15～0.3 mm与0.3～0.6 mm的组合砂能有效地降低高强型CA砂浆材料的分离度,而对CA砂浆28 d的抗压强度的影响不大;随着砂灰比的增大,高强型CA砂浆1 d抗压强度增大,当砂灰比超过1.4时,CA砂浆28 d抗压强度明显降低;随着乳化沥青与水泥质量比的增大,高强型CA砂浆各龄期的抗压强度都显著下降.选择合适粒径的砂,合理的砂灰比和乳化沥青与水泥质量比是制得满足高速铁路建设要求的CA砂浆的前提.

高强型水泥沥青砂浆抗压强度影响因素分析

以28 d抗压强度为考察指标,研究了高强型水泥沥青（CA）砂浆流动性及各组分材料配合比对其抗压强度的影响.结果表明：高强型CA砂浆流动性对其成型后的密实程度有重要影响,高强型CA砂浆的扩展度宜控制在300-330 mm;高强型CA砂浆28 d抗压强度随水与水泥质量比的增大而小幅降低,随沥青与水泥质量比或砂与水泥质量比的增大而显著下降.

热拌高强沥青混凝土的配制原理及其力学特性

高强沥青混凝土是通过在石油沥青中添加适量热固性环氧树脂，配制成环氧沥青，在高温下与砂石料拌和而成的一种高性能沥青混凝上本文阐述了环氧沥青混凝土配制的原理和技术关键，及其在强度、温度稳定性。