不同纤维改性透水沥青混合料水稳定性的试验研究

通过将不同掺量的玄武岩纤维与聚酯纤维掺入透水沥青混合料中进行改性,采用室内冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验及浸水飞散试验,系统考察纤维类型及掺量对透水沥青混合料水稳定性的影响规律。结果表明:随着BF、PF纤维掺量的增加,透水沥青混合料的劈裂强度、稳定度、冻融劈裂强度比及浸水残留稳定度大致均呈先增大后减小变化,而浸水分散损失则随之呈先减小后增大变化;适量BF、PF纤维的掺入能起到良好的加筋分散作用,有利于沥青混合料空间结构稳定,改善透水沥青混合料的水稳定性,BF纤维和PF纤维的最宜掺量分别为0.4%和0.2%;BF纤维能够显著提高透水沥青混合料的冻融劈裂强度比,而PF纤维能够显著提高透水沥青混合料的浸水残留稳定度及浸水飞散损失,故BF纤维适用于北方季冻地区,而PF纤维则更适用于南方多雨地区。

玄武岩纤维对聚氨酯改性沥青混合料水稳定性提升研究

为解决聚氨酯改性沥青混合料水稳定性不良的缺陷,通过浸水马歇尔试验、冻融循环条件下的劈裂试验、低温弯曲试验,研究不同玄武岩纤维掺量下聚氨酯改性沥青混合料的抗水损害能力。结果表明:在冻融循环作用下,玄武岩纤维降低了沥青混合料水损作用造成的空隙率变化,增强了沥青间的粘附性,当纤维掺量为0.3%时,其提升作用最强,残留稳定度和劈裂强度比分别提升了10.9%、32.3%,有效降低了冻融循环引起的弯拉强度与弯拉应变的下降速率,增强沥青混合料之间的粘结力,聚氨酯沥青混合料的水稳定性能得到提高。

木质素纤维增强型透水性沥青稳定碎石疲劳研究

为提高增强型透水性沥青稳定碎石(asphalt treated permeable base,ATPB)的抗裂性能和耐久性,以SBS改性沥青为胶结材料配制掺入木质素纤维的ATPB混合料——纤维增强型透水性沥青稳定碎石(fiber asphalt treated permeable base,FATPB),并制作不同木质素纤维掺量的FATPB-25梁式试件进行不同应力比下的四点弯曲疲劳试验。将木质素纤维掺量为0.3%的FATPB-25与普通的AC-25、ATB-25的疲劳性能进行对比分析,探究考虑失效概率的应力比与纤维掺量对疲劳寿命的影响。研究结果表明:纤维掺量为0.3%的FATPB-25的抗疲劳性能明显比普通的AC-25和ATB-25的高,可用作耐久型的透水性下面层或柔性基层;通过包含失效概率的双对数方程可以对FATPB-25的疲劳寿命进行预测。

计及渗透系数的海绵城市路面透水沥青混合料配比设计优化

与普通城市路面不同,海绵城市路面对透水沥青混合料的渗透性能要求较高。为提高透水沥青混合料的路用性能,提出了计及渗透系数的海绵城市路面透水沥青混合料配比设计优化。以改性沥青、石灰石碎石、机制砂、矿粉填料、聚酯纤维和玄武岩纤维为原材料,在沥青混合料的3种设计级配下,根据海绵城市路面承载能力与渗水系数之间的主次关系确定目标孔隙率,实测发现设计级配3与目标孔隙率相符,并通过Schellenberg沥青渗流试验和Cantabro飞散试验确定了最佳沥青用量。结果表明,在设计级配3下,当孔隙率为18.058%、最佳沥青用量为4.95%时,沥青混合料的渗透系数在800 mL/15 s以上,可以满足海绵城市路面规范的要求。

沥青路面全深式水泥稳定冷再生混合料性能研究

在半刚性基层沥青路面结构性养护设计中,将基层旧料和沥青路面旧料混合冷再生作为一种低碳工程技术。为探讨冷再生基层旧料和沥青路面旧料的不同比例混合料强度规律,本文以现场取回的沥青层RAP料和基层RBM料为原材料,在调查面层和基层料比例的基础上,就沥青混合料强度进行研究。选择了三种面层和基层混合料比例,以五种水泥掺量占比进行不同种类混合料的无侧限抗压强度试验,得出了其抗压强度的规律。综合考虑混合料强度与稳定性、经济性,采用33∶67的面基层用料比例较优;水泥掺量在5%~8%时随着水泥用量的增加再生混合料的强度增长较快,建议水泥掺量大于5%。

基于AFM技术的沥青混合料水稳定性研究进展

原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)不仅可以从纳米尺度观测沥青表面微观结构,还可以应用不同模式测试其微观力学特性,是研究沥青路面材料微观特性的有力工具。沥青混合料的水损害已经成为沥青路面的主要病害之一,研究表明,沥青结合料与集料之间的水分相互作用是一种出现在微观尺度,甚至纳米尺度的现象,因此从微纳观角度探究在水分存在条件下沥青与集料的结构变化,对于改善沥青混合料水稳定性能,探究其水损害机制具有深远的意义。本文在总结AFM工作原理及沥青微观“bees”结构特性的基础上,重点分析了AFM在纳米尺度上对沥青混合料水稳性能的研究成果,并探讨了AFM在沥青路面材料研究中的发展方向,为今后对于沥青路面病害研究与防治方面提供一定的借鉴。

碳化钢渣对沥青混合料高温稳定性的影响研究

为了研究碳化钢渣对沥青混合料高温稳定性的影响,对粒径为5~10 mm与3~5 mm的钢渣粗集料进行碳化,与以未碳化钢渣制备的AC-10钢渣沥青混合料进行膨胀性与路用性能对比。研究结果表明:当碳化时间达到6 h,2档钢渣集料的f-CaO含量均低于3.0%,最大降幅达到了51.4%,并且碳化钢渣集料从光滑的界面向复杂致密的界面演变。碳化钢渣提高了钢渣混合料和钢渣沥青混合料的高温稳定性。基于综合性能判断,建议将6 h设置为最佳碳化时间。

沥青稳定碎石透水基层混合料组成设计的研究

沥青稳定碎石透水混合料用于路面结构基层在很大程度上改善和提高了路面结构的排水性能,同时又不降低其结构承载性能。本文基于国外对大孔隙透水材料的试验研究和实际使用状况,针对沥青稳定碎石透水基层混合料的特性,提出了可行的满足路面使用性能的组成设计方法。

聚酯纤维对透水沥青混合料的高温性能影响

为了研究聚酯纤维对透水沥青混合料的高温性能影响,采用马歇尔稳定度和车辙动稳定度评价了不同聚酯纤维掺入量时[0%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%(质量分数)]透水沥青混合料的高温性能。向透水沥青混合料中掺加不同掺量的聚酯纤维制备聚酯纤维透水沥青混合料,对透水沥青混合料试件进行马歇尔稳定度试验和车辙动稳定度试验。分析对比试验结果可知:掺加适量的聚酯纤维可以有效地提高透水沥青混合料的马歇尔稳定度和车辙动稳定度;0.4%掺量下的聚酯纤维对透水沥青混合料的高温性能提升较大,不宜添加超过0.4%的聚酯纤维。

平衡型骨架密实结构水泥稳定碎石混合料路用性能研究

不同级配构成对水泥稳定碎石混合料的路用性能有着显著影响。基于工程经验,提出了平衡型骨架密实结构的设计思路,并针对骨架密实级配、悬浮密实级配、平衡骨架密实级配结构进行了水泥稳定碎石混合料配合比优化设计,并进行了路用性能评估。研究结果表明,平衡型骨架密实结构水泥稳定碎石混合料能够有效解决骨架密实级配施工变异性大的问题,避免悬浮密实级配开裂,路用性能表现优异。

透水沥青混合料PAC-16级配优化

为改善透水沥青混合料的高温抗剪切性能,对透水混合料PAC-16三轴剪切试验进行模拟,构建虚拟三轴剪切试验数值模型,并对其模拟准确性进行验证。基于此,结合数值仿真和室内试验对PAC-16级配进行优化。结果表明:虚拟试验方法所测的不同围压水平峰值应力、内摩擦角及黏聚力均与室内试验实测结果的误差不超过5%,且试验规律与实际相符;推荐粗集料最佳用量为4.75~9.5 mm:9.5~13.2 mm:13.2~16 mm:16~19 mm=10:15:12:3、细集料最佳级配取i=0.75对应的级配、粗细集料用量比为80:20,并确定0.075 mm,4.75 mm及16 mm关键筛孔通过率,提出PAC-16优化级配。优化级配的高温性能至少提升10%,整体路用性能更加出色。

透水沥青混合料车辙试验离散元仿真

为分析车辙对透水沥青混合料内部空隙的影响,以透水沥青混合料PAC-13为研究对象,进行按级配上限及级配中值成型的沥青混合料试件的车辙试验,得到轮迹处的车辙及空隙率的变化规律;基于车辙试验数据,采用离散元软件PFC 2D,从细观角度建立透水沥青混合料离散元颗粒仿真模型,分析透水沥青混合料车辙产生过程中内部空隙及颗粒间接触力的变化规律,并考虑试件厚度对空隙率的影响。研究结果表明:车辆荷载作用处沥青混合料空隙率变化比其他部位大;在相同荷载作用下,级配中值沥青混合料的空隙率变化比级配上限沥青混合料小;级配上限沥青混合料的模型厚度增大,空隙率变化减小,颗粒间接触力向下传递的趋势降低,且车辙板底部所受颗粒间接触力较小;厚8 cm的车辙板在荷载位置的空隙率变化较大,且随距表面距离的增大,空隙率变化幅度减小。

冻融循环下蓄盐类沥青混合料水稳定性损伤规律研究

以冻融循环试验为基础,研究蓄盐类沥青混合料长期性能变化规律。结合冻融损伤原理和Logistic模型,评价掺不同类型蓄盐材料沥青混合料在冻融循环下的衰变特性。结果表明:掺加蓄盐材料对沥青混合料的高温性能影响不大,但是会降低沥青混合料的低温抗裂性;随冻融循环次数增加,基质沥青混合料和掺粉末状蓄盐材料a、b沥青混合料的空隙率呈上升趋势,基质沥青混合料和掺粉末状蓄盐材料a沥青混合料的冻融劈裂强度比整体呈下降趋势,而掺颗粒状蓄盐材料c沥青混合料的空隙率整体先增大后逐渐趋于稳定。Logistic模型能较好地反应冻融损伤变量的变化规律。

透水沥青路面混合料在公路工程施工中的应用

为解决路面下雨积水严重、降低雨天路面积水和眩光等问题,依托工程实践,对透水沥青混合料在道路中的应用进行研究,选择PA-13作为透水沥青路面的上面层,跟踪检测施工一年后路面的技术状况。结果表明:透水沥青路面具有良好的排水能力,可以吸收路面行车噪声,降低噪声污染,且PCI、RQI、RDI指标无明显衰减,验证了透水沥青路面在公路工程中应用的可行性。

乳化沥青冷再生混合料水稳定性研究

为改善乳化沥青冷再生混合料界面强度低、水稳定性差的问题,提出采用水泥和聚酯纤维对其进行改良。依托某市政大中修工程,采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了水泥剂量和纤维掺量对冷再生混合料水稳定性的影响。结果表明:水泥剂量的增大对冷再生混合料水稳定性提升显著,随着水泥剂量的增加,乳化沥青就地冷再生混合料马歇尔稳定度和劈裂强度逐渐增大,残留稳定度和冻融劈裂强度比也有所提高,推荐水泥掺量为1.5%;随着纤维掺量的增加,混合料力学强度和水稳定性能指标数值先增大后减小,纤维掺量为0.5%时混合料性能最佳。

沥青玛蹄脂碎石混合料纤维复配方案研究

纤维可显著提升沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,但目前市售纤维种类繁杂,且不同纤维对混合料路用性能的影响存在差异。选用工程中常见的玄武岩纤维BF、木质素纤维CF及聚酯纤维PF,分别研究了3种纤维对沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能(高温性能、低温性能、水稳性能及疲劳性能)的影响。通过绘制沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能三元等高线图,直观展示了纤维复配对混合料路用性能的交互作用,进而提出纤维复配推荐方案。

改进水煮法、冻融四点疲劳试验评价沥青混合料水稳定性及常用方法相关性分析

通过开展水煮法试验、水浸法试验、SHRP净吸附法试验、马歇尔浸水试验、冻融劈裂试验与冻融四点疲劳试验并对传统水煮法试验进行了一定的改进,从试验原理、评价指标、试验结果、试验条件等角度对比分析了不同试验方法的优缺点,找到更准确地评价沥青混合料抗水损害性能的试验方法。传统水煮法试验与水浸法试验评价结果受主观人为因素影响较大;浸水马歇尔试验属于静态试验,不能真实模拟路面水损害;改进水煮法试验可有效克服主观人为因素的影响;SHRP净吸附法试验模拟了动水冲刷过程且具有较高的准确性;冻融劈裂试验中试件空隙率、处理条件与破坏方式均能很好地模拟真实路面环境;冻融四点疲劳试验能够通过疲劳寿命的损失率来定量评价不同混合料的水稳定性。推荐改进水煮法试验、SHRP净吸附法试验作为评价松散沥青混合料粒料类水稳定性的试验方法,冻融劈裂试验与冻融四点疲劳试验作为评价压实沥青混合料类水稳定性的试验方法。

纤维增强钢渣改性沥青混合料抗裂和水稳定性能研究

为研究钢渣掺量和纤维对开级配沥青混合料(OGFC)性能的影响,选用4种钢渣替代率和4种纤维掺量,基于析漏和分散试验法进行OGFC-13配合比设计,并分析其抗裂和水稳定性能。结果表明,由于沥青的温度敏感性,钢渣掺量会使得沥青混合料性能发生显著变化;钢渣掺入不利于混合料断裂能提升,而纤维则有积极作用;钢渣50%+纤维0.60%的组合能产生最佳的抗裂性能和水稳定性能,最大程度上可将断裂能、劈裂强度比提高30.2%,8.2%。

镍铁矿渣纤维对SMA-13沥青混合料高温稳定性的影响研究

纤维沥青混凝土具有优异的抵抗变形能力,耐久性较好,受到业内广泛关注。文章选用一种新型矿物纤维——镍铁矿渣纤维作为SMA-13混合料的纤维改性剂,通过马歇尔试验和车辙试验对改性后SMA-13沥青混合料的高温稳定性进行研究。结果表明:1#镍铁矿渣纤维掺量为0.4%时,对SMA-13沥青混合料马歇尔模数的提升效果最为明显,其改性效果优于木质素纤维;1#和3#镍铁矿渣纤维均可较好提升SMA-13沥青混合料的车辙动稳定度,且掺量达到0.4%以上时效果略优于木质素纤维的改善效果。综合高温性能测试结果,1#镍铁矿渣纤维提升SMA-13混合料高温性能的效果最佳,其最优掺量为0.4%。

旧水泥路面加铺沥青玛蹄脂碎石混合料施工技术研究

为了最大限度地保障修复后旧水泥路面的性能,本文研究了旧水泥路面加铺沥青玛蹄脂碎石混合料施工技术。首先对旧水泥路面进行预处理,采用两档粗料和SMA-16级配对沥青混合料进行细化设计并制备,然后在粘结层施工阶段喷洒粘结层材料,按照测量放样、沥青混合料运输、摊铺机就位、摊铺施工和接缝处理的工序,进行沥青玛蹄脂碎石混合料摊铺施工,最后在控制温度和速度的前提下开展初压、复压以及终压施工。实际应用结果表明:加铺沥青玛蹄脂碎石混合料施工后的路面能够满足道路安全行驶的性能要求。