HDPE-橡胶粉复合改性沥青应力吸收层混合料疲劳性能

针对反射裂缝在半刚性基层沥青路面中普遍存在问题,为延缓半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生和扩展,本文开展了HDPE-橡胶粉复合改性沥青混合料疲劳性能的研究.在分析了HDPE-橡胶粉复合改性沥青性能对应力吸收层疲劳寿命的影响规律的基础上,通过实体工程的监测开展了HDPE-橡胶粉复合改性沥青混合料路用性能的研究.结果表明:HDPE-橡胶粉复合改性沥青的性质对沥青混合料疲劳特性具有显著的影响,性能良好的沥青使得混合料具有良好的抗疲劳能力,能有效延缓沥青路面反射裂缝的发生.经过试验路的应用,也证明了HDPE-橡胶粉复合改性沥青混合料作为应力吸收层是沥青路面防止反射裂缝的有效途径之一.

HDPE-橡胶粉复合改性沥青及其应力吸收层混合料性能

为了防治反射裂缝的产生和发展，对HDPE-橡胶粉复合改性沥青应力吸收层混合料进行研究。利用不同掺量的HDPE和橡胶粉作为改性剂对基质90#沥青进行改性制备；根据应力吸收层沥青材料的技术要求，选择出适宜的改性剂掺量配比，与所选AC-5合成级配的集料拌和形成混合料，并对混合料的低温抗裂性能和水稳定性能进行检验。研究表明，在基质沥青中掺入5％的HDPE和10％的橡胶粉制备的改性沥青混合料可作为应力吸收层材料，且具有良好的低温抗裂性能和水稳定性能。

SMA-5应力吸收层在旧水泥路面加铺改造中的应用研究

为减少和延缓旧水泥板沥青加铺层反射裂缝的产生,在分析研究各种夹层材料应用效果和SMA-5作为应力吸收层性能要求的基础上,设计了SMA-5应力吸收层的配合比,采用搓揉成型的方法改进了马歇尔试件,并对SMA-5沥青混合料的各项路用性能进行了试验研究,且成功的铺筑了试验路.结果表明:SMA-5沥青混合料可以作为夹层材料,并起到了很好的应力吸收效果.此项研究成果对于旧水泥混凝土路面加铺改造具有重要的工程实用价值,SMA-5应力吸收层具有广阔的应用前景.

基于SAMI-R的旧水泥板加铺沥青层力学分析

利用ANSYS建模、计算和分析了橡胶粉改性沥青应力吸收层防治反射裂缝的力学效果,并分析了夹层参数变化对应力的影响.结果表明,胶粉改性沥青应力吸收层可以有效防止旧水泥路面加铺沥青层的反射裂缝,降低应力吸收层模量能明显改善面层的应力状况,可减少反射裂缝的发生,建议橡胶粉改性沥青夹层的合理模量范围为50 ～ 200 MPa,厚度为0.5～2.5 cm.

基于温拌沥青技术的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/橡胶粉复合改性沥青应力吸收层层间性能

将3种不同的温拌剂添加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/橡胶粉复合改性沥青中,并拌和相应的应力吸收层混合料成型后制得复合式试件,通过黏度试验评价了不同温拌剂对SBS/橡胶粉复合改性沥青降黏效果的影响,通过层间拉拔试验、剪切试验和剪切疲劳试验分析了温拌SBS/橡胶粉复合改性沥青混合料应力吸收层层间性能的变化特性。结果表明,温拌剂的降黏效果由优到劣的顺序依次为:Evotherm-3 G、Sasobit-LM、Aspha-min,温拌沥青技术并不影响常温环境下复合改性沥青应力吸收层层间的黏结性能和抗剪性能;高温及水浴环境会导致不同应力吸收层层间力学强度明显降低,且不同温拌剂复合改性沥青应力吸收层的层间拉拔强度和抗剪强度存在差异,其中温拌剂Evotherm-3 G和Sasobit-LM能够增强应力吸收层层间的力学强度;相对于SBS/橡胶粉复合改性沥青的应力吸收层,添加温拌剂会缩短应力吸收层混合料的层间剪切疲劳寿命,Sasobit、Aspha-min和Evotherm-3 G温拌复合改性沥青应力吸收层的层间剪切疲劳寿命分别缩短了约10.0%、17.4%和2.7%。

橡胶沥青应力吸收层(AR-SAMI)对沥青路面荷载应力响应的影响探析

AR-SAMI以其优良的应力吸收效果、施工简单及速度快等特点在国外得到广泛的应用。利用有限元软件(ABAQUS)建立了沥青路面典型结构的有限元模型,通过有限元模拟AR-SAMI防治反射裂缝的效果,并通过工程实例加以论证,为今后AR-SAMI提供技术指导。AR-SAMI能起到有效吸收应力的作用,对防治沥青路面的反射裂缝起到较好的作用。

富油型AC-10应力吸收层的路用性能研究

为研究不同性能的沥青和油石比对富油型AC-10应力吸收层的影响,对不同沥青种类及油石比的沥青混合料试件的析漏损失率、高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性进行性能验证,试验结果表明:提高油石比可以有效增强应力吸收层的低温性能及水稳定性;使用专用高黏高弹改性沥青后,应力吸收层的高温、低温性能及水稳定性得到全面提高。

成型方式对应力吸收层沥青混合料性能的影响

开展了旋转压实与马歇尔击实成型对应力吸收层沥青混合料体积和力学性能的影响分析。试验结果表明,应力吸收层配合比设计中可用马歇尔击实50次代替旋转压实50次成型试件,旋转压实试件与马歇尔试件的劈裂抗拉强度、贯入应力均具有良好相关性,换算系数分别为1.347和0.910。提出了基于马歇尔击实方法的应力吸收层设计要求,可更好地进行配合比设计和工地现场质量控制。

应力吸收层沥青混合料压实特性研究

为了解应力吸收层沥青混合料的压实特性,保证施工和易性,采用旋转压实仪成型试件,利用压实度与旋转次数的关系研究油石比、压实温度和矿料级配对压实特性的影响。结果表明:压实能量指数、压实速率、95%和99%压实度对应的压实次数均可作压实参数,压实速率对应力吸收层沥青混合料适用性不强,95%和99%压实度对应的合理压实次数为10次和35次,其可用于确定最佳油石比,提出了应力吸收层沥青混合料关键筛孔1.18 mm和2.36 mm合理通过率范围分别为45%~50%和65%~75%。

高速隧道刚性基础路面加铺应力吸收层力学特性研究

橡胶沥青应力吸收层常用于水泥混凝土路面改造工程,因其优异的路面结构层间处治性能,而具有广阔的应用前景。本文以厦蓉高速青新隧道为工程背景,基于ANSYS软件建立有限元模型,并施加最不利偏载工况进行计算分析,探讨了加铺应力吸收层前后路面的力学性能,并对沥青铺装层厚度、沥青铺装层弹性模量、应力吸收层厚度等参数对路面力学性能影响进行了分析。

景区公路路面白改黑应用研究

以实际工程为例,探讨了水泥路面直接加铺沥青层方案的设计思路,并针对反射裂缝等问题提出了相应的处治措施,通过理论计算得出沥青加铺层最小厚度,结合实际施工条件提出设计要点。

基于精细分离RAP细料的应力吸收层再生混合料性能研究

精细分离技术可有效降低RAP结团,控制其变异性,但RAP在精细分离后会产生超过50%的RAP细料。由于沥青含量高及级配限制,RAP细料在常规混合料中较难再生利用,因此,亟需探索针对RAP细料的多途径利用方法。为研究精细分离RAP细料用于应力吸收层再生混合料的可行性,本文基于再生沥青性能的可恢复程度与级配可调性确定了RAP细料最大掺量,设计了0%,10%,20%三种RAP细料掺量的应力吸收层再生混合料,采用车辙试验、低温SCB试验与低温小梁弯曲试验、冻融循环状态下的SCB试验、OT试验评价了应力吸收层再生混合料的路用性能,并分析了RAP细料掺量对其性能的影响规律。结果表明:RAP细料用于应力吸收层沥青混合料的最大掺量为20%。随着RAP细料掺量的增加,混合料高温性能会有一定程度的提升,但低温抗裂性能、水稳定性和抗反射裂缝性能会略微降低,且RAP细料用于应力吸收层具有可行性。

应力吸收结构层拉压模量差异对路面力学性能的影响

应力吸收结构层沥青混合料是一种沥青含量较高的热拌沥青混合料,具备较好的弯拉变形性能和抗车辙性能,且其拉伸模量与压缩模量(下文简称“拉压模量”)存在较大的差异。为研究旧水泥路面加铺中该类材料的拉压模量差异对路面结构的影响,针对其不同拉压模量的本构模型,建立32种路面结构模型进行数值模拟,分析材料的模量和厚度对路面力学性能的影响。结果显示:依据以压缩模量模型计算得到的应力吸收结构层材料的层底拉应变结果进行路面设计偏保守;应力吸收结构层材料拉压模量比的降低,对于减小层底拉应变从而降低材料疲劳引起的开裂风险是有利的;应力吸收结构层的层底拉应变与其厚度呈正相关,两种模量模式下计算得到的应变差与厚度呈正相关。

应力吸收层沥青混合料的路用特性

通过对自主研发的Sampave特种改性沥青的应力吸收层混合料进行低温弯曲试验,分析沥青结合料对应力吸收层沥青混合料低温抗裂性能的影响;采用拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青结合料的应力吸收层混合料抗拉伸变形与抗拉压疲劳性能。结果表明,研发的Sampave特种改性沥青混合料具有优良的低温抗裂、抗拉伸和抗拉压疲劳性能,但单一改性剂SBR改性沥青并不能达到应力吸收层沥青结合料的性能要求。

玄武岩纤维沥青碎石封层性能及合理材料用量

通过板冲击、扫刷、拉拔和直剪试验,研究了玄武岩纤维沥青碎石封层(应力吸收层)的黏结性能.结果表明:乳化沥青用量和纤维用量对纤维沥青碎石封层的黏结性能具有较大影响,合理的纤维用量能起到很好的增黏作用,70mm长的玄武岩纤维和乳化沥青最佳用量分别为85g/m^2和1.9kg/m^2.通过板带直接拉伸、直剪和三点弯曲试验,进一步探讨了乳化沥青用量、纤维用量及其长度对纤维沥青碎石封层低温抗裂、层间黏结和抗反射裂缝性能的影响,验证了在最佳纤维和乳化沥青用量下,纤维沥青碎石封层试件的抗拉强度、抗剪强度及断裂能相较于不掺纤维试件分别提高约37.6%,28.0%和87.4%.

级配对应力吸收层沥青混合料性能的影响

为研究混合料级配对富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料路用性能的影响,提出适于应力吸收层混合料的级配类型;在选用优质高粘性沥青作为结合料的基础上,应用改进的Superpave方法设计了AC、间断、S型和SMA等6种典型级配的应力吸收层混合料,并分别对其疲劳性能、抗拉性能和低温变形性能等进行了室内试验研究。结果表明:AC类级配及间断级配兼顾耐疲劳、常温抗拉和低温变形强等优良力学性能,且对应的混合料沥青结合料含量(质量分数)适中;建议在实际工程应用中,富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料应尽可能优先选择这两类级配。

高粘性沥青应力吸收层防治反射裂缝研究

为提高半刚性基层沥青路面的防反射裂缝能力,采用高粘性沥青、改进的Superpave方法设计了富沥青、砂粒式的应力吸收层沥青混合料.试验研究表明,高粘性沥青应力吸收层混合料具有极好的低温变形、抗疲劳及弹性恢复能力,并具有较高的抗拉伸能力,能有效延缓沥青路面反射裂缝的发生,采用此材料铺筑的试验路和观测结果验证了室内试验的结论.

基于疲劳性能的应力吸收层混合料设计指标

以基质沥青与胶粉搅拌制备橡胶沥青,以基质沥青与SBS改性剂搅拌制备SBS改性沥青,然后分别采用相应的级配设计橡胶沥青应力吸收层混合料和SBS改性沥青应力吸收层混合料.选取目前常见的Strata应力吸收层混合料为对比材料,通过大量四点弯曲小梁疲劳试验(15℃)对这3种改性沥青混合料进行1 500×10^(-6)应变下的疲劳试验,分析混合料疲劳寿命与胶粉掺量(质量分数)、SBS改性剂掺量(质量分数)及改性沥青针入度、软化点、黏度的关系.结果表明:Strata应力吸收层混合料在1 500×10^(-6)应变下的疲劳寿命为302 023次,因此以1 500×10^(-6)应变下疲劳寿命≥3×10~6次作为应力吸收层混合料的设计指标.橡胶沥青应力吸收层混合料疲劳寿命与胶粉掺量和橡胶沥青177℃黏度具有很好的相关性,按设计指标进行橡胶沥青应力吸收层混合料设计时,要求胶粉掺量为19.6%~20.5%,橡胶沥青1 77℃黏度维持在3.4~3.6 Pa·s.SBS改性沥青应力吸收层混合料疲劳寿命与SBS改性剂掺量和SBS改性沥青针入度、软化点、1 35℃黏度具有很好的线性相关性,按设计指标进行SBS改性沥青应力吸收层混合料设计时,若A型、B型SBS改性剂混合使用,则要求SBS改性剂掺量≥6.5%,SBS改性沥青针入度≤5.1 mm,SBS改性沥青软化点≥93℃,SBS改性沥青135℃黏度≥1.95 Pa·s;适当加大油石比和调整级配中关键筛孔通过率可增大SBS改性沥青应力吸收层混合料疲劳寿命;B型SBS改性剂更适合用在SBS改性沥青应力吸收层混合料设计中.

疲劳荷载下沥青加铺层抗反射裂缝试验研究

利用MTS材料试验系统,进行旧水泥混凝土路面沥青加铺层弯拉型和剪切型反射裂缝的疲劳试验,评价了5种沥青加铺层结构抵抗反射裂缝的能力。结果表明,对于弯拉型疲劳试验和剪切型疲劳试验,普通沥青混凝土下面铺设STRATA应力吸收层、玻璃纤维格栅2种结构都具有良好的抗反射裂缝的能力,而在水泥混凝土面板上直接加铺沥青混凝土类结构的效果最差。

SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析

建立了旧水泥路面沥青加铺应力吸收层防裂计算有限元模型,进行了车辆荷载、温度荷载及两者共同作用下的板缝处沥青加铺层底部最大主应力、等效应力、最大剪应力三应力的计算,并进行了室内试验及现场观测.与无应力吸收层时的对比分析表明,有SBS应力吸收层时计算点应力值均有不同程度的降低:车辆荷载作用下三应力分别减少了35.9%,62.2%及61.8%,在温度荷载作用下三应力的削减分别为38.9%,28.2%和29.4%,在耦合应力作用下三应力分别降低了88.5%,54.2%和54.0%.直剪试验及现场观测表明,SBS改性沥青应力吸收层缓解了层间力的作用,有效延缓了反射裂缝的产生.