热拌环氧浇注式沥青混合料性能试验研究

浇注式沥青混合料密水性、协调变形能力及耐久性优,而环氧沥青混合料的强度及高温抗重载能力极为突出,为实现两种混合料的优势集成,研发了环氧浇注式沥青混合料。对3种来源的热拌环氧沥青进行环氧树脂、热拌环氧沥青力学性能及170℃黏度试验;在热拌环氧浇注式沥青混合料配合比设计基础上,开展搅拌时长为45,135 min的混合料流动性、马歇尔、贯入度、车辙、弯曲及疲劳性能试验。结果表明,3种环氧树脂和热拌环氧沥青的力学性能基本一致,170℃黏度达1 Pa·s时间在3 h以上;混合料性能随搅拌时长增加衰减较大;环氧沥青类型对除流值和极限弯拉应变外性能指标影响不显著。搅拌45 min的XB环氧浇注式沥青混合料性能最优,流动度<5 s且可施工流动性维持时间在135 min以上,马歇尔稳定度超过48 kN,动稳定度达到18945次/mm,贯入度增量仅0.1 mm,-10℃极限弯拉应变>3000με,疲劳性能指标冲击韧性达到3517 N·mm,各项性能远超常规浇注式沥青混合料,多项指标也超过环氧沥青混合料,同时成本也较低。热拌环氧浇注式沥青混合料较好兼顾了浇注式沥青混合料和热拌环氧沥青的优点,可有效提高浇注式沥青混合料高温强度,对提高我国钢桥面铺装质量及耐久性具有重要意义。

生产因素对浇注式沥青混合料性能的影响

GMA沥青混合料性能受到生产因素的影响显著,室内小型拌合设备难以模拟实际的生产情况。通过Cooker车真实模拟GMA混合料生产过程,研究不同生产因素对浇注式沥青混合料性能的影响。研究表明,当Cooker车控制好混合料的拌合温度、拌合时间时,GMA混合料的性能是可控的。Cooker车的拌合时间宜控制在2.5~3 h,生产过程中应尽量将沥青用量的精度控制在±0.2%,以稳定混合料的性能。采用浇注成型的冲击韧性试验数据较切割的试验数据稳定性好,应尽量采用浇注成型的试件制备方法。

钢桥面大坡度段浇注式沥青混合料施工质量控制

浇注式沥青混合料摊铺时流动性大,常用于钢桥面铺装的保护层。当桥面坡度大时,浇注式沥青混合料在重力作用下流淌,可能导致铺装厚度不均匀。现综述日本的相关研究,重点介绍评价方法、材料设计和施工过程控制,为我国浇注式沥青混合料在大坡度段的施工质量控制提供参考。

高温重载条件下钢桥面浇注式沥青铺装结构优化设计研究

针对武汉青山长江公路大桥钢桥面铺装高温天气和重载交通条件,经综合评分法比选初步推荐采用浇注式沥青混合料GA10+高弹改性沥青混合料SMA方案。对(25~50)mm厚GA10+(20~40)mm厚SMA的组合方案建立考虑材料黏弹性的实桥节段梁有限元模型,进行最不利工况力学响应状态分析,同时制作不同厚度组合的试件进行60℃、70℃的组合结构车辙动稳定度试验。结果表明:磨耗层SMA厚度对层间剪应力影响较大,单层铺装厚度均不高于40 mm时,车辙深度有良好的鲁棒性;综合有限元计算分析结论及车辙试验验证结果,考虑GA10最大公称粒径,提出了30 mm厚浇注式沥青混合料GA10保护层+40 mm厚高弹改性沥青混合料SMA13磨耗层作为铺装实施方案,对比35 mm厚浇注式沥青混合料GA10+35 mm厚高弹改性沥青混合料SMA10铺装,其整体抗重载能力提高了10%,累计车辙深度未超过2 mm。通车1年后全桥钢桥面铺装技术状况仍保持极高的水平。

钢桥面浇注式沥青混合料施工过程温度场分析

摊铺工艺和环境对钢桥面浇注式沥青混合料施工温度场影响较大。为优化摊铺工艺,减小温度变形对钢桥面系结构的损伤,以武汉沌口长江大桥为依托,采用Abaqus软件建立了三维有限元模型,基于生死单元控制技术模拟了浇注式沥青混合料在不同风速和摊铺速度下的温度场;并基于实桥监测数据进行了对比分析。研究结果表明:浇注式沥青混合料在摊铺完成后,铺装层表面温度呈“三阶段”变化趋势,即急剧下降阶段、快速下降阶段和缓慢下降阶段;在浇注式沥青混合料摊铺完成30 min后,钢桥面顶板实测最高温度为103℃(比摊铺温度低138.6℃),该温度持续时间较短,约为8 min;由于MMA防水黏结层的吸热及阻热效应,最高温度出现的时间比有限元模拟的时间滞后约13 min;为避免钢桥面系在摊铺过程中出现温度应力集中,浇注式沥青混合料摊铺速度宜控制在2.5~3.0 m/min之间;当风速大于3 m/s时,浇注式沥青混合料温度散失较为明显,为了降低温度散失对施工和易性的影响,混合料卸料点应尽可能地接近摊铺机,距离宜控制在0.5~1.5 m。

矿粉性能及其对浇注式沥青胶浆高温性能的影响分析

浇注式沥青混合料的矿粉含量较高,0.075 mm筛孔通过率为20%~30%,为满足混合料施工流动性而确定矿粉用量后,可提高其高温稳定性的措施除了沥青结合料,主要取决于矿粉的质量。通过六种矿粉样本的性能测试,并与浇注式沥青混合料常用的聚合物复合改性沥青配制沥青胶浆,进行200℃旋转黏度及60~95℃的动态剪切流变试验。基于随机森林法,对与沥青胶浆性能相关的矿粉关键性能指标影响程度进行分析,并建立两者之间的相关性,最后采用遗传算法,确定了沥青胶浆性能在较优条件下的沥青和矿粉关键指标组合取值范围。结果表明,同为石灰岩磨制的矿粉,化学组成差异较大,其塑性指数、细度及比表面积有一定的相关性,并与SiO_(2)含量成为矿粉性能的四项关键指标,其中比表面积对沥青胶浆的车辙因子及黏度影响最大;当聚合物复合改性沥青的指标软化点为113~117℃、针入度为20.3~21(0.1 mm)、黏度为873.9~893.7 MPa·s时,矿粉的比表面积控制在1.7~1.8 m^(2)/g、细度D50控制在10~12μm、塑性指数控制在2.6~5、SiO_(2)含量控制在0%~39.1%时,其高温稳定性及施工和易性综合最优,该技术指标可用于指导原材料质量控制及配合比优化设计。

玻璃纤维改性的浇注式沥青混合料路用性能的影响研究

以玻璃纤维和桥面铺装GA10浇注式沥青混合料为研究对象,考察了玻璃纤维掺量对浇注式沥青混合料工作性能、路用性能及抗疲劳性能的影响。结果表明:(1)浇注式沥青混合料的工作流动性随着玻璃纤维掺量的增加逐渐降低。(2)浇注式沥青混合料的高温、低温及水稳定等路用性能均随着玻璃纤维掺量的增加呈先增大后减小变化,适量的玻璃纤维能够吸附胶浆外的自由沥青,加筋于沥青与骨料间,使得沥青混合料的路用性能得到有效提升;过量的玻璃纤维吸附了胶浆内的部分沥青,致使混合料的粘接、延展性下降,沥青混合料的路用性能有所削弱。(3)随着玻璃纤维的增加,浇注式沥青混合料的抗疲劳开裂性能呈先增大后减小变化,在一定量的玻璃纤维均匀分散加筋作用下,沥青混合料的内部结构更为稳固,抗疲劳开裂性能增强。综合玻璃纤维浇注式沥青混合料的各项性能,玻璃纤维的适宜掺量为3%。

低温地区桥面纤维浇注式沥青混合料的低温性能研究

为了研究低温地区钢桥面铺装纤维浇注式沥青混合料的低温抗裂性能,选用基质、SBS、浇注式及纤维浇注式沥青混合料为研究对象,针对不同低温情况下的各沥青混合料进行低温小梁弯曲试验、低温弯曲蠕变试验以及低温劈裂试验,得出以下结论:(1)基质、SBS、浇注式及纤维浇注式沥青混合料的劲度模量、弯曲蠕变柔量及劈裂极限应变随着温度的降低均呈逐渐减小变化,而低温劈裂强度则呈先增后减变化;(2)纤维的掺入能够明显增强浇注式沥青混合料的低温抗裂性能,BF纤维对浇注式沥青混合料的低温抗裂性能改善效果优于PF和LF纤维;(3)纤维浇注式沥青混合料的低温劈裂试验变化规律表现较于低温小梁弯曲和弯曲蠕变试验更为敏感,故建议采用低温劈裂试验来评价低温地区纤维浇注式沥青混合料的低温稳定性能。

浇注式沥青混凝土铺装水泥混凝土桥面的实践

为熟悉掌握浇注式沥青混凝土在水泥混凝土桥面铺装中的施工技术,提高桥面铺装层摊铺的施工效率,节约施工成本,结合工程案例对浇注式沥青混凝土铺装水泥混凝土桥面的施工过程进行系统介绍,涉及配合比设计、拌和生产、运输和摊铺施工技术。实践表明:浇注式沥青混凝土性能优良,流动性和高温稳定性特点明显,保证了水泥混凝土桥面铺装结构层的整体性和耐久性。

低温地区木质素纤维浇注式沥青混合料的低温性能研究

针对目前低温地区钢桥面铺装浇注式沥青混合料低温性能关注较少的问题,采用低温劈裂、低温弯曲蠕变、低温小梁弯曲等试验方法,系统研究了不同掺量木质素纤维浇注式沥青混合料的低温性能。研究结果表明:随着温度的降低,木质素纤维浇注式沥青混合料的劈裂强度呈先增后减变化,极限应变和弯曲蠕变柔量均逐渐减小,而劲度模量则逐渐增大;随着木质素纤维掺量的增加,浇注式沥青混合料的劈裂强度、极限应变及弯曲蠕变柔量均呈先增后减变化,而劲度模量则呈先减后增变化;适量的木质素纤维有利于改善浇注式沥青混合料的低温稳定性能,而木质素纤维过量则会削弱其低温稳定性能,木质素纤维的适宜掺量为4%。

浇注式沥青混凝土钢桥面铺装养护措施研究

在最近几年中,我国大跨径桥梁工程建设规模呈不断扩大趋势。在很多钢桥面工程中,现已得到了越来越多的应用。浇注型沥青混凝土能满足钢桥面铺装的抗疲劳、耐久、抗变形和防水等多方面的需要,是一种非常优良的钢桥面铺装材料。文章中首先对可浇注的沥青作了简要的介绍,以及混凝土的优势特点、技术特点与配合比设计方法,然后以某钢结构桥梁工程为例,详细阐述了浇注式沥青混凝土钢桥面铺装常见的病害,并提出了相应的养护措施,希望本文研究内容,可对相关人员的工作起到一定的借鉴作用。

浇注式沥青及混凝土的高温老化性能对比研究

相对于常规沥青混凝土,浇注式沥青混凝土的工作温度较高,一般在240℃左右,因此更易产生超热老化现象,对其性能也有一定的影响,而相关的研究较少。通过傅里叶红外光谱、多应力重复蠕变试验、环境扫描电镜、四点弯曲疲劳试验、贯入度试验和动稳定度试验,研究了两种浇注式沥青及混凝土的高温老化性能。试验结果表明:经过高温老化后,A浇注式沥青的老化程度明显高于B浇注式沥青,高温抗变形能力也低于B浇注式沥青。环境扫描电镜结果显示,老化后,A浇注式沥青内部具有更明显的蜂窝状结构,即内部更多的SBS发生降解,轻质物质转向更大分子量的沥青质和胶质。疲劳寿命则随着应变的增大而下降。在重载条件下,A浇注式沥青混凝土的抗疲劳性能远低于B浇注式沥青混凝土,贯入度、贯入度增量和动稳定度也不如B浇注式沥青沥青混凝土。通过相关性分析可知,疲劳寿命随着沥青老化程度的加深而下降,平均蠕变恢复率和贯入度、贯入度增量存在反比关系,而和动稳定度成正比关系。

复合浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的运用研究

本文分析了复合浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的运用。复合浇注式沥青混凝土具有不透水、抗变形能力强、兼顾自密实和高低温稳定性等特性。复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装具有良好的高低温性能及抗疲劳性能等优点,同时还具有对施工环境要求低、成本较低、易修复、养生期短开放交通快等特点的优势。以南京长江四桥钢桥面铺装施工为例介绍了复合浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用。

浇注式沥青混凝土现状与发展

为进一步确定浇注式沥青混凝土科学合理的性能评价指标及要求,全面梳理了国内外浇注式沥青混凝土相关规范,对比评价了不同规范中的技术指标要求及级配范围,系统地调查了大量实体工程及研究动态,厘定了浇注式沥青混凝土钢桥面铺装结构层组合、原材料类型和技术指标要求及级配类型,为浇注式沥青混凝土规范完善与质量控制奠定了基础。结果表明:推荐钢桥面铺装结构层组合为30~35mm GA-10+35~40mm SMA-10,GA基础沥青为SBS改性沥青+TLA(15%~30%),采用2%降粘剂;推荐性能评价指标要求范围为油石比7.9%~8.5%、流动度10~17s、贯入度1.4~2.5mm、贯入度增量不超过0.25mm、弯拉应变不小于7 000με、动稳定度不小于1 000次/mm(参考指标);疲劳性能试验以控制应变模式进行,结果以实测为准。

浇注式沥青混凝土铺装破坏原因

对江阴大桥钢桥面浇注式沥青混凝土铺装使用状况进行了跟踪调查与观察,从铺装材料特性、受力状况、交通组成等方面分析了其破坏的状况及原因。结果表明,铺装材料的高温稳定性与抗疲劳性能不足、超载、重载、慢车速等因素是导致江阴大桥钢桥面铺装破坏的重要原因。

钢桥面浇注式沥青混合料铺装路用性能分析

结合江阴长江公路大桥钢桥面铺装研究课题,在参考德国相关研究成果的基础上,自行设计了可以自动恒温和平行试验的贯入度试验仪。通过贯入度试验确定初始最佳含油量,由高温车辙试验和低温弯曲试验确定最佳含油量,并通过刘埃尔流动度试验、极限弯曲试验、冻融劈裂试验和复合梁疲劳试验进行路用性能检验。研究表明,浇注式沥青含油量的微小变化对混合料的动稳定度指标的影响较大,因此,实际施工时应严格控制混合料的沥青用量。通过对研究的成果进行试验路验证,结果表明,下层浇注与上层环氧组成的复合结构具有优良的路用性能。

浇注式沥青混凝土级配设计

针对浇注式沥青混凝土级配的设计问题,提出了两阶段设计方法.根据该方法设计了新的浇注式沥青混凝土级配,采用该级配制作的浇注式沥青混凝土,流动性能够满足施工要求,空隙率小于1%.对试件进行车辙试验、小梁弯曲试验、水稳定性试验和疲劳试验,结果表明根据两阶段设计方法设计的级配制作的浇注式沥青混凝土试件与传统级配浇注式沥青混凝土试件相比大大提高了高温稳定性,同时具有良好的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳性能.因此,该设计方法是较好的浇注式沥青混凝土级配设计方法.

桥面铺装浇注式沥青混凝土性能

为探讨国产硬质沥青在桥面铺装浇注式沥青混凝土中的适用性,参考国外常用的硬质沥青类型,优选国产直馏硬质沥青、实验室自行研制的PmB45沥青以及德国进口的PmB25沥青,通过贯入度试验、高温车辙试验、低温弯曲试验以及疲劳试验,系统评价了硬质沥青浇注式沥青混凝土的性能。研究发现国产硬质沥青满足国内外相关浇注式沥青混凝土的胶结料技术要求,改性硬质沥青浇注式沥青混凝土的弯曲性能与疲劳性能优于直馏硬质沥青浇注式沥青混凝土,但三种硬质沥青浇注式沥青混凝土的高温抗车辙能力有限,建议应用于中国气温较低的北方地区。

钢桥面浇注式沥青混合料铺装的性能

根据大跨径钢桥面铺装的使用性能要求,通过流动度试验、贯入量试验、车辙试验、低温极限弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、间接拉伸疲劳试验等系统研究了浇注式沥青混合料的性能。与AC 13I及SMA的对比分析结果显示,浇注式沥青混合料在钢桥面铺装中应用比AC 13及SMA更有优势。

粉胶比对浇注式沥青胶浆高低温性能的影响

沥青胶浆是浇注式沥青混合料的重要组成部分,主要成分为沥青和矿粉。选用了5种粉胶比,通过浇注式沥青胶浆试验,研究了不同粉胶比的浇注式沥青胶浆的高低温性能变化规律。试验结果显示:提高粉胶比可以显著提高浇注式沥青胶浆的高温稳定性,而降低粉胶比可以提高浇注式沥青胶浆的低温抗裂性,采用合理的粉胶比则可以保证浇注式沥青胶浆高温性能与低温性能的平衡。考虑沥青与矿粉交互作用,可以认为浇注式沥青胶浆不同粉胶比下沥青与矿粉交互作用模式不同。