乳化沥青矿料胶浆雾封层材料性能评价

为指导乳化沥青矿料胶浆封层试验,提高封层的工程质量,针对乳化沥青矿料胶浆雾封层材料的特点和使用要求,选择多种检测方法对乳化沥青矿料胶浆原材料、乳化沥青矿料胶浆和乳化沥青矿料胶浆混合料进行检测,并根据检测结果确定了相应的技术要求。检测中,重点对乳化沥青矿料胶浆的性能评价方法进行了研究,制备了5种不同原材料组成的乳化沥青矿料胶浆,从物理性质、施工和易性、耐久性、环保性4个方面对其斯托默黏度、80℃耐热性、黏结性、人工加速老化性、挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOC)含量等9项指标进行了检测,并根据检测结果确定了各项指标的技术要求。此外针对封层中的胶结料,首次提出了人工加速老化250h无明显变化和VOC含量不大于120g/L等耐老化性和环保性的要求。

基于表面能理论的除冰盐侵蚀沥青矿料界面机理研究

冬季沥青路面除冰雪养护工作中,醋酸类新型除冰盐的使用已对沥青路面造成侵蚀破坏,本文依据表面能理论研究分析新型除冰盐对沥青混合料的侵蚀破坏机理.研究首先利用Van Oss三相物质界面接触过程中的自由能变化理论,构建溶液侵蚀沥青-矿料界面动力学模型;基于Young-Dupré液体在固体表面接触角理论,利用滴落法和毛细管上升法求解出沥青、石灰石矿料的表面能参数;并利用逆向求解的方法得到不同浓度除冰盐溶液的表面能参数;计算得出除冰盐侵蚀破坏过程的三相系统(沥青、矿料和除冰盐溶液)的吉布斯自由能变化,从而基于表面能理论以及分子官能团组成角度进行了深入的机理解释.结果表明:醋酸类除冰盐溶液对沥青-矿料的界面侵蚀破坏的能力较蒸馏水强,且侵蚀趋势随溶液浓度增加而增加,反应过程自发性逐渐增强;侵蚀破坏主要与醋酸类除冰盐中醋酸根双亲(亲水亲油)的乳化特性以及沥青-矿料界面处的缺陷有关.

未加沥青矿料V_(MAa)物理模型构建与应用

为研究矿料性状与级配对矿料间隙率的影响规律与作用机制,发展沥青混合料矿料级配设计理论,首先采用数学建模方法,基于一定假设,分别建立了骨架空隙、骨架密实和悬浮密实型级配的未加沥青的矿料间隙率(V_(MAa))物理模型;根据模型,建立了一种矿料间隙率(VMA)排序的早期诊断技术,并提出了一种骨架密实型级配设计新方法。其次,通过沥青混合料制件试验,对模型揭示的规律性进行检验。研究结果表明:未加沥青矿料的矿料间隙率等于普遍意义上的粗料间隙率和细料间隙率的乘积;所建模型联合揭示了V_(MAa)的变化规律,即随着粗细分界粒径通过率的增大,V_(MAa)先减小(骨架空隙级配),当减小到一定程度(骨架密实级配)后开始增大(悬浮密实级配),呈现两边不对称的V形趋势,试验验证效果较好;粗、细料的间隙率,密度及细料用量等参数对V_(MAa)分别有不同的方向性影响,与级配类型有关;级配曲线设计应分为粗料和细料两段进行,在级配设计的初始阶段,无需制件,仅根据拟定级配的粗、细料间隙率、密度及粗、细分界粒径通过率等数据信息就能预估VMA的排序;路面中常用的沥青混合料如AC-25可设计成骨架密实级配。

细集料密度对沥青混合料矿料间隙率值的影响

研究了我国的VMA规定值和计算方法。指出了我国普遍使用的马歇尔设计方法,根据集料公称最大粒径规定的最小VMA值,与美国马歇尔设计方法给定的最小VMA及美国Superpave设计方法规定的最小VMA值,本质上是一致的,但计算方法却不同。采用现行计算VMA的4种方法,计算了25种工地沥青混合料的VMA值。我国的粗集料用毛体积相对密度,细集料用表观相对密度计算VMA的方法和美国的方法所用公式形式一样,但我国计算的VMA比美国方法计算的VMA均偏大。在实际使用时,建议按照细集料含量与细集料平均吸水率的乘积大小,修正我国计算公式,使之接近沥青混合料的真实VMA。

矿料接触状况对沥青混合料变形稳定性的影响

为了分析矿料接触对沥青混合料变形特性的影响,采用计算机断层扫描系统(CT)的图像分析和数据统计得出集料接触指数(ACI)表征粗集料的接触特性。采用开发的矿料滑移试验装置,对5种不同级配的沥青混合料进行不同条件的矿料滑移试验,探讨了矿料接触指数(ACI)与矿料滑移能量指数(SEI)之间的关系,分析了矿料—沥青综合效应以及矿料级配对沥青混合料变形特性的影响。结果表明:矿料滑移能量指数(SEI)和集料接触指标(ACI)有较好的相关性。在60℃条件下,SEI与矿料—沥青综合作用参数ACI*VFA的相关性最好,而且随着ACI*VFA的增大,沥青混合料变形稳定性的增长率最大。在高温区间(大于50℃),SEI与ACI/VFA呈现良好的线性关系,温度越高,矿料接触特性对混合料稳定性的贡献越大,但随着温度的升高,沥青逐渐由粘结效应转变为润滑效应,SEI随ACI/VFA的增长率有所减小。由于矿料—沥青的综合作用,尽管公称最大粒径相同,在60℃条件下AC-13b混合料比AC-13a和AC-13c具有更好的稳定性。

矿料/沥青体系微细观接触摩擦效应对压实特性的影响

为探究沥青混合料的压实特性,通过旋转压实仪成型试件,采用密实曲线平均斜率K_(1)、K_(2)和密实能量指数CEI表征沥青混合料的压实特性。基于自主开发的矿料接触试验仪和界面接触滑移试验装置提出用最大滑移作用力和最大滑移剪应力分别表征颗粒系统和沥青混合料的接触特性。从微细观水平分析了矿料/沥青体系接触摩擦效应对压实特性的影响。试验结果表明:粗集料的数量越多,颗粒间的接触效应越显著,沥青混合料越难以压实;相比SMA-13和OGFC-13,AC-13的工作性较好;公称最大粒径越大,沥青混合料达到目标压实度所需的能力越多,抗滑移变形能力越好。沥青用量越多或压实温度越高均会导致沥青混合料的接触强度减弱,从而提高工作性;最大滑移剪应力比K_(2)更适合评价开放交通后沥青混合料的压实特性。

浅析沥青拌和楼调试及混合料质量控制要点

沥青路面因具有表面平整、无接缝、耐磨、噪音低、行车舒适、施工期短、养护维修简便且适宜分期修建等优点,在高等级公路路面结构中得到了广泛的应用。为了满足现代公路交通运输需要,充分发挥沥青路面坚实、平整、抗滑、耐久的品质,施工过程中涉及到原材料的确定、配合比设计、施工机具组合、施工方法及技术性能检测等各个环节。现就间歇式拌和设备在拌和过程中影响拌和质量的几个因素进行分析与总结。

聚酯纤维橡胶沥青混合料配合比设计研究

本文采用间断级配对聚酯纤维橡胶沥青混合料进行配合比设计,对3种不同级配的聚酯纤维橡胶沥青混合料配合比进行优化设计,研究聚丙烯纤维橡胶沥青的矿料级配和最佳沥青用量。

沥青路面耐久性影响因素及改善措施

对影响沥青路面耐久性的相关因素做一般性归类分析,同时针对影响沥青路面耐久性的相关因素列举了目前国内外的一些对提高沥青路面使用寿命较有效的改善措施。

浅谈沥青路面耐久性

沥青路面具有行车舒适、噪声低、养护简便、对路基的变形适应性强主要从沥青混合料类型、沥青混合料配合比设计、沥青路面的结构形式、沥青质量、施工工艺、防水设计和实际交通条件等内部和外部因素两方面分析，并提出对策来提高耐久性。

分析沥青混凝土路面泛油和推移现象

着重分析了沥青混凝土路面泛油和推移现象及产生原因,以便找出弊病出处,寻找措施,以便延长公路的使用寿命。

基于表面能理论研究盐冻循环对沥青-矿料界面粘附性的影响

根据表面能理论,采用接触角测量法测定盐冻循环前后苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、废胎胶粉(CR)和复合胶粉(CCR)3种聚合物改性沥青、石灰岩、玄武岩和花岗岩的表面自由能参数,分别计算出盐冻循环前后沥青-矿料系统的粘附功和剥落功,从而确定盐冻循环对沥青-矿料系统粘附和剥落特性的影响。结果表明:盐冻循环前后,沥青与矿料的粘附过程以及水侵入沥青-矿料界面的剥落过程的比表面自由能变化均为负值,说明沥青与矿料的粘附过程和剥落过程均自发进行;随着盐冻循环次数和盐浓度的增加,沥青-矿料系统粘附功逐渐减小,剥落功逐渐增大,粘附性和抗水损害能力逐渐减弱;当沥青种类相同时,沥青与石灰岩的粘附功最大,剥落功最小,沥青与花岗岩的粘附功最小,剥落功最大;当矿料种类相同时,CCR改性沥青与矿料的粘附功最大,剥落功最小,SBS改性沥青与矿料的粘附功最小,剥落功最大。

泡沫沥青分散性状及其与矿料相互作用研究

采用简便的筛分分析法,分别考虑沥青发泡特性、矿料温度、矿料级配组成及矿料拌和水量等材料设计参数,对泡沫沥青混合料中沥青分散性状及沥青与矿料的相互作用进行了分析评价。结果表明:沥青发泡性能及矿料温度的提高有助于提升泡沫沥青的分散均匀性,并在一定程度上增大泡沫沥青裹覆的矿料粒径范围;泡沫沥青在混合料中均匀分散时,其主要裹覆矿料为小于1.18mm、尤其是小于0.3mm的细料颗粒,为确保泡沫沥青混合料性能优良,矿料组成中必须具有足够的小于0.3mm的细料,且细料部分应为连续级配;矿料拌和水量不合理将导致泡沫沥青结团,对泡沫沥青混合料强度及稳定性不利,混合料组成设计中需通过试拌方式确定合适的矿料拌和水量。

多级矿料-沥青体系的颗粒特性、界面效应及迁移行为研究进展

沥青混合料是多级多相颗粒性材料,其复杂的颗粒特征、界面效应和迁移行为决定了离析特性、压实效果与力学响应。为了解析沥青混合料的微细观作用机理,为混合料组成优化设计、施工控制及性能预测提供理论基础,进而提升沥青路面的耐久性,综述了国内外学者在矿料-沥青体系的研究成果,并将摊铺、压实、服役阶段的沥青混合料分别看作不同状态及迁移自由度的矿料-沥青体系。首先,针对矿料体系的颗粒特性,分析了颗粒几何形态以及尺寸效应对沥青混合料性能的影响,给出了多级矿料复合几何特征表征方法。其次,针对松散态的矿料-沥青体系,梳理了矿料颗粒体系的接触摩擦特性、界面交互作用等细观特征,介绍了沥青混合料的离析行为评价方法,分析了颗粒迁移行为对离析倾向的影响,并讨论了离析形成机理;针对沥青混合料的压实过程,描述了动态压实特性与颗粒的迁移行为,分析了矿料几何特征、矿料-沥青界面效应对颗粒迁移行为的影响,从内部颗粒迁移角度讨论了沥青混合料的压实过程;针对压实成型的沥青混合料,介绍了矿料-沥青体系的颗粒迁移行为,并分析了颗粒微迁移特性对沥青混合料力学强度的影响。最后,将运输摊铺过程的松散态、压实过程中的错动态、服役过程中的成型态的沥青混合料分别定义为具有大自由度(LDOF)、小自由度(SDOF)和微自由度(MDOF)迁移特性的矿料-沥青体系,并展望了多自由度下矿料-沥青体系界面行为和迁移动力学研究的发展趋势,为沥青混合料微细观表征及力学响应的基础理论研究提供参考,不断提高沥青路面材料设计、施工控制及养护管理水平。