水性环氧-SBR乳化沥青微表处混合料路用性能研究

以水性环氧树脂(WER)和丁苯(SBR)胶乳为乳化沥青改性剂,制备水性环氧-SBR乳化沥青(WESEA),采用蒸发残留物三大指标、旋转黏度、水煮法、湿轮磨耗试验、冻融循环试验、轮辙变形试验,探究水性环氧掺量对WESEA胶结料及其微表处混合料路用性能的影响。结果表明:WESEA胶结料高温性能、黏度与黏附性均随着水性环氧掺量增加而提升;当水性环氧掺量为10%时,WESEA微表处混合料1h湿轮磨耗值、6d湿轮磨耗值分别较SBR改性乳化沥青微表处混合料降低50.2%、44.0%,宽度变形率降低了41.8%;WESEA微表处混合料的耐磨性、抗水损能力以及抗车辙性能均优于SBR改性乳化沥青微表处混合料。

100%RAP的废机油-乳化沥青冷再生沥青及混合料性能试验

基于100%RAP再生率,采用废机油预润再生老化沥青,并对其进行三大指标和红外光谱试验,同时对其混合料进行干湿劈裂试验、冻融试验及马歇尔稳定度试验,以评价其力学及水稳性能。试验结果表明:废机油可以在三大指标上使老化沥青接近新沥青,但掺量过高会导致软化点过低,使冷再生混合料性能降低;红外光谱表明废机油具有降低亚砜基和羰基极性官能团指数的作用;经过废机油预润再生后,RAP表面老化沥青初步激活,与乳化沥青更好的粘结,可提高混合料的强度及水稳性能;废机油掺量为10%的乳化沥青再生混合料性能较差,这与废机油过量有关。

二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响

为了量化分析现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,基于常规力学性能试验、Overlay Tester反射裂缝试验、低应变水平下的四点弯曲疲劳试验,对比分析了现场铺筑上覆热拌沥青混合料前后乳化沥青冷再生芯样与室内马歇尔试样的力学性能差异。量化分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能及耐久性能的增强效果,并基于工业CT无损检测技术,分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料微细观空隙结构的影响规律。结果表明:现行规范推荐的马歇尔二次击实方法并不能很好地模拟现场实际压实状况,现场二次热压实对乳化沥青冷再生混合料力学性能、抗反射裂缝性能和抗疲劳耐久性能均有明显增强作用;现场压实乳化沥青冷再生混合料内部的大空隙数量和等效空隙直径均小于马歇尔击实成型,二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料空隙级配影响显著;现场二次压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能和疲劳性能的改善机理在于二次压实作用增强了乳化沥青冷再生混合料密实度,降低了微细观空隙直径,改善了微细观空隙级配。

RAP对乳化沥青冷再生混合料级配设计的影响研究

冷再生混合料与传统的热拌沥青混合料(HMA)在级配设计中的不同是由于RAP的掺入对混合料的影响,特别是RAP在回收过程中的高变异性对混合料级配的影响。通过对比分析采用RAP的原样筛分和抽提筛分级配曲线添加一定比例新集料进行级配设计,然后采用贝雷法的级配设计理论,基于粗集料骨架嵌挤,细集料逐级填充的设计思路进行级配检验,在满足[CA]、[FAc]、[FAf]3个参数的要求后,反算贝雷法设计密度,分析了RAP的掺入对贝雷法设计密度及3参数的影响,同时依据混合料的低温劈裂强度、冻融劈裂强度、动稳定度和间接拉伸疲劳寿命来评价两种级配混合料的性能,最后给出合理的贝雷法设计密度及应按照RAP的抽提筛分级配曲线来调整混合料的合成级配。

水泥乳化沥青混合料路面压实工艺参数研究

为了精准预测水泥乳化沥青混合料路面达到目标密实度所需的压路机压实工艺参数组合,基于该混合料压实流变时变特性及压实Bodner-Partom(B-P)本构模型,采用数值仿真和路面压实试验相结合的方法开展研究。首先对ANSYS进行二次开发得到B-P材料模型,然后将阶段性变化的B-P模型参数代入压实组合仿真分析中,最后开展路面压实试验,进一步得到压实工艺参数优化组合。数值仿真研究结果表明:由仿真结果得到3个低频高幅高速组合,3个组合作用后沿轮宽方向的混合料竖向应变值减小幅度均较大,在路面深度6 cm处的混合料竖向应变衰减幅度值均较小,其中组合六的衰减幅度值为最小,路面目标成型厚度可控制在7 cm以下。路面压实试验表明,组合六(低频高幅高速压实6遍)的有效压实能量偏大,应将组合六的压实遍数优化为:低频高幅高速压实5遍+高频低幅高速压实2遍。

老化条件下聚丙烯纤维改性乳化沥青及其微表处混合料性能分析

为探究老化条件下聚丙烯(polypropylene,PP)纤维改性乳化沥青及其微表处混合料的性能,以丁苯橡胶(SBR)改性乳化沥青为黏结剂,PP纤维为改性剂,对不同老化条件下改性乳化沥青结合料蒸发残留物的流变性能展开研究,通过湿轮磨耗试验、车辙变形试验和低温劈裂试验探究5 d和12 d老化条件对微表处混合料路用性能的影响.研究结果表明:老化条件下改性乳化沥青结合料蒸发残留物的车辙因子和应力敏感性均随老化时间延长而增大,其高温抗车辙能力提升,而承受荷载变化下的弹性恢复能力下降.在2.5%应变幅值时,相较于未改性的乳化沥青,老化后PP纤维改性乳化沥青结合料蒸发残留物的疲劳寿命提高,抵抗疲劳损伤的能力提升明显.在0.2%PP纤维掺量下老化后微表处混合料的黏聚力提升11%,1 h及6 d湿轮磨耗值分别降低32%及25%,轮辙变形率降低46%,低温劈裂抗拉强度提升16%,微表处混合料路用性能得到提升.

不同养生龄期下VAE改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能

乳化沥青冷再生技术应用于道路工程时,常因养生龄期的限制和冷再生混合料自身水稳定性不足导致出现各种路面病害。以提高冷再生混合料的水稳定性为出发点,采用一种新型的改性剂醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)对乳化沥青进行改性;探究VAE改性乳化沥青冷再生混合料在较长养生期间其路用性能的变化规律,以普通乳化沥青冷再生混合料为参照,采用干湿劈裂试验、冻融劈裂试验、20℃肯塔堡飞散试验、车辙试验和-10℃弯曲试验综合分析VAE改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能,并从微观角度分析VAE改性乳化沥青冷再生混合料性能提升的机理。试验与分析结果表明:养生3~7 d是乳化沥青冷再生混合料发育形成强度的关键阶段;无论从水稳定性、抗剥落性方面还是高低温性能方面,VAE改性乳化沥青混合料的各项性能均优于普通乳化沥青冷再生混合料,具有推广应用价值。

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及机理分析

乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳开裂性能会影响沥青路面结构层整体服役寿命。为了评价不同增强方式下乳化沥青冷再生沥青混合料的疲劳性能,以普通乳化沥青、外掺玄武岩纤维和SBR改性乳化沥青这3种冷再生混合料为研究对象,开展了乳化沥青冷再生混合料中梁试件的四点弯曲疲劳试验,建立了3种乳化沥青冷再生沥青混合料的疲劳方程,揭示了疲劳过程中动态弯拉模量和累积耗散能的演化规律。采用扫描电镜试验获取了乳化沥青冷再生混合料疲劳破坏界面的微观形貌。试验结果表明:动态弯拉模量衰减至初始模量的70%~80%即可能发生断裂。动态弯曲劲度模量比κ越小、累积耗散能越大,疲劳性能越好。SBR改性乳化沥青和外掺玄武岩纤维均可以改善乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。SEM试验揭示了乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能增强机理。研究成果可为乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能提升及其耐久性设计提供参考。

乳化沥青冷再生混合料断裂性能试验研究

乳化沥青冷再生沥青路面的开裂问题是制约其大规模推广使用的主要原因之一。为了研究冷再生沥青混合料断裂性能的评价指标及抗裂性能提升措施,以普通乳化沥青、外掺玄武岩纤维和SBR改性乳化沥青3种冷再生混合料为研究对象,开展了有预制裂缝中梁的四点弯曲强度试验及其断裂过程的声发射测试;以应变能释放速率、应力强度因子和声发射测试中所采集的能量及振铃计数‒撞击数等参数为评价指标,对比分析了3种不同乳化沥青冷再生混合料的断裂性能。试验结果表明:使用SBR改性乳化沥青和外掺玄武岩纤维均对乳化沥青冷再生混合料的抗断裂性能有较为显著的提升,且相比于使用SBR改性乳化沥青,外掺玄武岩纤维更为有效。振铃计数和撞击数参数可以较好地描述材料的断裂特征,声发射试验结果与断裂力学参数计算结果满足较好的线性相关性。声发射信号参数能够很好地描述乳化沥青冷再生混合料在四点弯曲试验中的断裂特征。

乳化沥青对水泥稳定RAP混合料处治效果研究

由于RAP料表面裹覆的老化沥青属于一种软弱结构,将直接影响其与水泥浆和新集料之间的接触情况,导致冷再生混合料的强度较低[1-3]。在实际工程中,水泥稳定RAP混合料普遍应用于二级及以下公路的基层或高等级公路的底基层[4]。

冷拌冷铺乳化沥青混合料压实时机确定方法室内模拟研究

冷拌冷铺乳化沥青混合料的强度形成受多种因素的影响,导致其压实时机难以把握,而现行规范中缺少冷拌冷铺乳化沥青混合料压实时机的判定标准,制约了该材料的推广应用。为此,对冷拌冷铺乳化沥青混合料压实时机的确定方法和判据开展室内模拟研究。首先,通过室内试验建立了乳化沥青混合料劈裂强度、高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性与试件成型时机的关系方程,相关性分析表明,劈裂强度与高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性之间的相关性极显著,可以用劈裂强度作为代表性指标来确定压实时机。在此基础上,以路用性能满足热拌改性沥青混合料的规范要求为判据,确定了乳化沥青混合料压实时机的判定指标和标准,即判定指标为劈裂强度,判定标准为劈裂强度Q≥0.69 MPa。该成果对乳化沥青混合料压实时机的确定具有参考价值。

水性环氧乳化沥青混合料二次成型及性能研究

为改善水性环氧乳化沥青混合料成型养护方法,提高混合料路用性能,提出了二次成型养护方法。通过三因素三水平正交试验,确定最佳的二次成型养护方法和养护时间,对二次成型和非二次成型的混合料试件进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂实验、高温车辙试验、低温弯曲试验、构造深度测量和摆值测量。试验结果表明,经过二次成型养护,水性环氧乳化沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均有明显提高。抗滑性能相差不大,满足规范要求。路用性能得到明显提高。

不同级配改性乳化沥青混合料的路用性能研究

为探究不同级配条件下乳化沥青混合料的路用性能,文中以AC-13、AC-16乳化沥青混合料为主,对水泥含量为0、1%、2%和3%冷拌冷铺沥青混凝土低温性能、水稳定性能和高温性能差异展开试验分析。结果显示,AC-13和AC-16乳化沥青混合料掺加1%、2%水泥时高温性能良好,水泥掺量提升能够有效改良乳化沥青水稳定性、高温稳定性;同时也会导致混合料低温性能受到不利影响。综合考虑,推荐1.0%~1.5%为水泥最佳掺量。

不同类型纤维对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响研究

将玄武岩纤维(BF)、聚丙烯纤维(PPF)、聚丙烯腈纤维(PANF)以不同的掺配比例添加至乳化沥青冷再生混合料(EACRM)中进行改性,并分别进行沥青混合料的高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及间接拉伸疲劳试验,考察不同纤维类型、掺量对EACRM性能影响规律。结果表明:随着纤维掺量的增加,三种纤维改性EACRM的各指标性能均呈先增大后减小变化;掺入适量的纤维有利于提升EACRM的路用性能及疲劳性能,但纤维过量会对其综合性能有所削弱;推荐BF、PPF、PANF的最佳纤维掺量分别为0.3%、0.2%、0.3%,其中BF改善EACRM的性能效果最佳。

混杂纤维改性乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了提高乳化沥青冷再生混合料(EACRM)的使用性能,选用玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PP)作为混杂纤维进行配比设计,并基于一系列室内试验针对混杂纤维EACRM的力学、路用、抗松散及耐久等性能进行了研究。结果表明:随着纤维掺量的增加,EACRM的力学性能先提高后降低,掺入合理配比及掺量的混杂纤维均能有效提高EACRM的力学性能;与未掺、单掺纤维相比,混杂纤维对EACRM路用性能、抗松散性能以及耐久性能的改善效果更优;m(BF):m(PP)=7:3、总掺量为0.4%的混杂纤维可显著增强EACRM的综合性能,进一步提升其服役质量及使用性能。

水性环氧树脂改性乳化沥青混合料与热拌沥青混合料性能对比研究

研究水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的性能,对于合理利用混合料具有重要意义。在介绍水性环氧树脂改性乳化沥青混合料制备方法的基础上,对比分析了水性环氧树脂改性乳化沥青混合料与热拌沥青混合料的各项性能。研究表明:水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的高温性能、低温性能与水稳性能均优于热拌沥青混合料,但疲劳性能较差。

水性环氧乳化沥青混合料路用性能研究

为提高乳化沥青混合料的路用耐久性能,采用水性环氧树脂(WER)复配丁苯乳胶(SBR)改性乳化沥青制备沥青混合料,研究了混合料的力学性能、高低温性能及水稳定性。结果表明:掺加WER和SBR会在乳化沥青中发生固化反应、物理交织和化学交联反应,并形成三维空间网络结构,有助于增大沥青黏附性及沥青-集料黏聚力;相对于普通乳化沥青混合料(EA),水性环氧乳化沥青混合料(W-EA)和复合改性沥青混合料(WS-EA)力学性能、抗车辙性能和水稳定性显著提升;环氧体系刚度增大导致沥青混合料模量增加、弯曲应变下降,但掺入SBR有助于提高混合料的韧性。

基于不同纤维的冷再生乳化沥青混合料性能试验

冷再生乳化沥青混合料能利用沥青路面废弃材料用于工程实践,具有良好环保性、经济性,但由于抗松散性能差、低温性能差等原因,该材料通常仅用于较低路面结构层位。为推动冷再生乳化沥青混合料在高路面结构层位中的应用,设计试验并探究乳化沥青混合料掺入不同种类纤维后的各项性能水平差异,结果显示混合料掺入纤维后路用性能和疲劳特性均得到有效提升;无论掺加哪种纤维,随纤维掺量增加,混合料的各项力学性能前期均出现一定程度提升,最终会逐渐缓慢回落,且掺入纤维后混合料长期性能具有良好稳定性。

高固含量乳化型中温沥青混合料在公路工程中的应用

为探索高固含量乳化型中温沥青混合料在温度较低沥青路面施工中应用的技术要点,以某交通量较大的城区主干道公路为例,分析其混合料配合比设计,并从拌和楼改进、施工温度控制、施工期间室内试件马歇尔试验等方面探讨施工控制要点。应用结果表明,中温沥青混合料高温稳定性、水稳性、低温抗裂性、渗水性均优于热拌沥青混凝土;施工期间无粉尘、二氧化碳等有毒有害气体释放,适用于温度较低环境下路面施工,具有显著的社会效益和经济效益。

水泥种类和掺量对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响

乳化沥青冷再生混合料早期强度的提升主要依靠水泥的水化作用,但掺加过多的水泥对沥青混合料的抗裂性能不利,乳化沥青冷再生混合料中水泥掺量应采用平衡设计,兼顾早期强度、高温性能、低温性能和水稳定性。文中通过室内试验测试掺加普通硅酸盐水泥P.O 42.5和复合硅酸盐水泥P.C 42.5的乳化沥青冷再生混合料的早期动稳定度、低温弯曲应变和弯曲应变能密度、浸水飞散损失及冻融劈裂残留强度比,分析水泥种类和掺量对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响,确定适宜的水泥种类和掺量。结果表明,随水泥掺量增加,乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性、水稳定性逐渐增强,低温抗裂性能先增强后减弱;与掺加P.C 42.5水泥相比,掺加早期强度更高的P.O 42.5水泥,乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性提升更显著,但低温抗裂性能变差。在高温性能和早期强度要求较低、低温性能要求较高的地区,应严格限制水泥掺量,宜控制在1.5%以内。