SBS与胶粉复合改性沥青制备及多孔混合料性能评价

为利用废胶粉(crumbrubber,CR)制备用于多孔沥青混合料(porousasphalt,PA)的高黏改性沥青,通过SBS与CR复合并添加增粘剂与稳定剂制备了高黏改性沥青,根据针入度、软化点、延度和60℃动力黏度确定了SBS与CR的最佳比例及增黏剂用量,并研究了PA-13的路用性能。结果表明:SBS与胶粉对沥青针入度和软化点具有一定改善作用,然而SBS对沥青延度改善作用有限且胶粉对其有负面影响;SBS与胶粉均能提高沥青的动力黏度,且根据性能推荐高黏改性沥青中SBS、胶粉、增粘剂的用量分别为5.5%、14%、3%;PA-13路用性能测试成果表明自制的高黏改性沥青能够为混合料提供杰出的高低温和水稳定性。此外,与高黏沥青相关文献相比,自制高黏沥青性能优良。

胶粉复合改性沥青-钢渣沥青混合料室内压实性能分析

通过室内马歇尔击实试验分析胶粉复合改性沥青-钢渣沥青混合料压实性能的影响因素,重点分析不同合成级配、击实温度、细料用量、填料用量、油石比以及添加温拌剂等对其体积性能和力学性能的影响。试验结果表明钢渣沥青混合料室内可压实性对矿料合成级配敏感,压实温度不宜低于165℃以避免压实度不足。冬季低温施工可掺入温拌剂补偿近20℃温度损失的影响。配合比在正常波动范围内可显著影响其压实性能,提出影响空隙率变化的多因素关系式可用于指导现场施工配合比控制。空隙率和劈裂强度呈负线性相关性,现场空隙率宜按低值控制以保证长期使用耐久性。

废旧轮胎橡胶颗粒在沥青混合料中的应用

为了探索废旧橡胶轮胎回收再利用的新途径,研究了橡胶颗粒沥青混合料的级配及拌和、成型方法,并通过车辙实验、低温小梁弯曲实验和冻融劈裂实验等分析了橡胶颗粒沥青混合料的高低温性能和抗水损害性能等基本路用性能。论证了将废旧轮胎橡胶颗粒作为骨料应用于筑路用的沥青混合料的可行性。

废橡胶颗粒沥青混合料级配组成的优化

应用星点设计-效应面优化法进行废橡胶颗粒沥青混合料级配组成的优化设计，运用SPSS软件分析实验结果，描绘了橡胶颗粒掺量、粗集料用量和粗橡胶颗粒用量等影响因素的效应面，建立了相应的数学模型，得到了橡胶颗粒沥青混合料的最优级配组成。结果表明，当橡胶颗粒掺量为2．0％～6．0％、粗集料用量为60．0％～75．0％、粗橡胶颗粒用量为30．0％～60．0％时，橡胶颗粒沥青混合料综合性能最优；将星点设计-效应面优化法应用于橡胶颗粒沥青混合料的级配组成优化是可行的。

基于离散元法的橡胶颗粒沥青混合料细观结构分析

为分析橡胶颗粒沥青混合料的破坏机理及宏观力学性能差异的内在本质,建立离散元模型,首先系统研究间断级配橡胶颗粒沥青混合料、连续级配橡胶颗粒沥青混合料和普通沥青混合料的接触力矢量图、力链网络图及接触力局部放大图,分别得到其内部的强力链、弱力链和变形特点,提出了其承载能力排序和变形能力排序;然后深入研究橡胶颗粒沥青混合料的位移矢量图和黏结接触破坏位置局部放大图,得到橡胶颗粒沥青混合料的破坏机理.结果表明,承载能力由大到小依次为:普通沥青混合料、间断级配橡胶颗粒沥青混合料、连续级配橡胶颗粒沥青混合料;变形能力由小到大依次为:普通沥青混合料、间断级配橡胶颗粒沥青混合料、连续级配橡胶颗粒沥青混合料.

橡胶粉纤维沥青混合料高温性能及施工和易性

通过比较几种试验方案,从不同的理论角度分析纤维加筋和橡胶粉对混合料的改性机理.试验结果表明:同时采用纤维加筋和干拌橡胶粉技术,可以综合二者优势获得具有良好高温稳定性的多碎石沥青混合料;采用将橡胶粉直接投入搅拌锅的混合料生产工艺,为预溶法沥青改性过程的材料相容性问题提供新思路.实体工程施工经验表明:橡胶粉纤维多碎石沥青混合料施工工艺有别于普通的沥青混合料施工.通过对混合料的施工和易性分析,总结出施工控制函数,提出控制措施;并利用粘弹性理论分析混合料压实过程,提出有效压实能的概念.

橡胶颗粒沥青混合料的级配设计

分析了橡胶颗粒沥青混合料的结构组成特点与防冻抗滑作用机理。为保证橡胶颗粒沥青混合料的结构整体性和密实性,确定混合料类型采用骨架密实结构。由于橡胶颗粒的密度与集料的密度差距较大,传统沥青混合料级配组成范围和设计方法显然已不再适用于橡胶颗粒沥青混合料。根据橡胶颗粒沥青混合料的材料组成特点,针对橡胶颗粒沥青混合料进行了基于主骨料嵌挤的体积法优化,提出了橡胶颗粒沥青混合料的级配设计方法。依据此级配设计方法进行了橡胶颗粒沥青混合料配合比设计实例分析。结果表明:按照此级配设计方法设计的橡胶颗粒沥青混合料各项技术指标均满足规范要求,设计的橡胶颗粒沥青混合料具有良好的路用性能。

废轮胎橡胶粉改性沥青混合料的性能研究进展

介绍了国内外废轮胎橡胶粉的分类、物理和化学指标及其改性沥青的性能指标,对北京地区路用废轮胎橡胶粉改性沥青混合料的性能指标提出了建议,并对废轮胎橡胶粉改性沥青混合料的路用性能进行了分析,指出将废轮胎橡胶粉改性沥青用于道路建设是资源再利用的一条有效途径。

橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素

为了明确橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能,通过室内模拟试验方法,研究了橡胶颗粒掺量及分布层位、冰层厚度和温度等对橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响.研究结果表明,橡胶颗粒越靠近混合料上表面、掺量越大、橡胶颗粒沥青混合料面层厚度越大,其除冰雪效果越好;随温度的降低和冰层厚度的增大,橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪效果逐渐减弱.

橡胶颗粒沥青混合料破冰试验

用自行研制的路面破冰模拟试验仪研究了橡胶颗粒沥青混合料路面的破冰能力,考察了不同橡胶颗粒掺量和不同温度下路面的破冰情况,提出了摆值加权平均回升量和摆值平均回升率的概念。结果表明,路面破冰模拟试验仪可用于进行室内冰雪沥青路面破冰能力的模拟试验;橡胶颗粒沥青路面比普通沥青路面更不易结冰,且橡胶颗粒掺量越高路面的抗滑性能越好;只有在一定的温度范围内橡胶颗粒沥青路面才具有良好的破冰能力;摆值加权平均回升量和摆值平均回升率指标可用于定量地描述路面的破冰能力。

干法橡胶改性沥青混合料配合比设计研究

采用“逐级填充”方法进行骨架嵌挤密实型级配设计，以“等体积替换”为主导，用定量胶粉等体积替换对应尺寸集料，进行干法橡胶改性沥青混合料配合比设计体系的研究．结果表明：影响干法橡胶改性沥青混合料抗飞散性能的因素依次为：级配〉油石比增量〉粗胶粉掺量；对于胶粉体积分数为5．0％的干法橡胶改性沥青混合料，当采用SIDG级配，粒径为4．75～9．5mm的粗胶粉掺量不超过胶粉总质量的50％，且油石比在原级配基础上增加0．3％时，混合料抗飞散性能最佳；当胶粉体积分数为3．0％时，混合料动稳定度有显著提高，但随着胶粉体积分数的继续增加，动稳定度呈下降趋势．

橡胶颗粒沥青路面路用与除冰雪性能研究

论述了橡胶颗粒沥青路面自应力除冰雪的机理,并对其应用前景进行了展望。通过室内试验验证了橡胶颗粒沥青路面的路用性能和自应力除冰雪性能。试验表明,橡胶颗粒沥青路面在车辙性能、低温抗裂性能和抵抗水损害性能等方面均能达到或超过普通沥青混合料的各项性能指标;在自应力除冰雪方面优于普通沥青混合料的性能。

基于黏弹性的橡胶改性沥青路面抗滑性能研究

为研究橡胶颗粒对沥青路面抗滑性能的影响,基于SMA-13沥青混合料,采用内掺法以橡胶颗粒等量替代相应的集料进行橡胶改性沥青混合料配合比设计,橡胶颗粒掺量R=0%、1%、3%、5%,配制得到4组沥青混合料SMA-13A、SMA-13B、SMA-13C、SMA-13D,分别制备旋转压实试件及车辙板试件,保持试件温度T=10、20、30、40、50℃。采用单轴压缩试验方法进行AMPT简单性能试验,得到动态模量E和相位角φ;利用自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统进行抗滑性能试验,得到动态摩擦系数f。结果表明:沥青混合料的黏弹性能顺序为SMA-13D>SMA-13C>SMA-13B>SMA-13A,说明掺橡胶颗粒后,沥青混合料的黏弹性能得到了提高,且掺量越大,黏弹性能越好;在试件温度T=10、20、30、40、50℃下,沥青混合料的动态摩擦系数f与动态模量E的相关性基本相同,说明沥青混合料试件的温度对f与E相关性的影响不大;在车辆动态荷载作用下,随着橡胶颗粒掺量R的增加,沥青混合料的动态模量E减小,动态摩擦系数f增大,而相位角φ减小,说明橡胶颗粒的掺入提高了沥青路面的黏弹性能,从而提高了沥青路面的抗滑性能。

橡胶颗粒沥青混合料破冰试验及其数值模拟

为了揭示橡胶颗粒沥青混合料的破冰机理,通过构建不同冰层厚度条件下橡胶颗粒沥青混合料与冰层相互作用的离散元数值模型,将摆值平均加权回升量及摆值平均加权回升率的宏观参数与应变能及颗粒位移的细观参数进行比较发现:在冰层厚度达到4 mm的节点处,摆值平均加权回升量及摆值平均加权回升率基本达到了恒定值;当冰层厚度为1 mm时,模型中颗粒的位移最大,克服冰层颗粒间拉力所消耗的应变能最大.最后,从宏观角度与细观角度研究了橡胶颗粒沥青混合料的破冰机理.

橡胶颗粒沥青混合料劈裂试验及其数值模拟研究

本研究构建的橡胶颗粒沥青混合料劈裂细观数值模型以裂缝数与劈裂强度为主要细观参数,与劈裂试验确定的宏观参数劈裂抗拉强度及劲度模量相互验证,从宏观与细观两个角度验证了橡胶颗粒的掺加将明显降低沥青混合料的力学强度。

橡胶颗粒沥青混合料的疲劳性能研究

以耗散能与分形维数为研究对象,分别从热力学和几何学角度描述橡胶颗粒沥青混合料疲劳破坏的程度,建立耗散能、分形维数与疲劳寿命间的对应关系,为橡胶颗粒沥青混合料的应用奠定一定的力学基础。

基于复合材料的橡胶颗粒沥青混合料弹性模量预测

为对橡胶颗粒沥青混合料弹性模量进行预估,分别建立单夹杂复合材料两层嵌入式模型和多步骤多相细观力学模型,得到橡胶颗粒沥青混合料弹性模量预测方法,对橡胶颗粒沥青混合料弹性模量进行预测;将弹性模量预测结果与实测结果进行对比分析,研究橡胶颗粒沥青混合料弹性模量影响因素,并对低温条件下弹性衰减进行分析。研究结果表明:该细观力学模型方法是有效的和可靠的,可用于预先评估橡胶颗粒沥青路面在低温下的力学性能和除冰能力;沥青胶浆的弹性模量对橡胶颗粒沥青混合料弹性模量的影响较大,且随沥青胶浆弹性模量的增大而增大;橡胶颗粒用量变化对混合料弹性模量的影响比较大,随着橡胶颗粒用量的增加,混合料弹性模量逐渐减小;在低温下,混合料的弹性模量显著增大,橡胶颗粒沥青路面的除冰效果将大大减弱。

盐度、湿度影响下橡胶粉沥青混合料马歇尔稳定度影响分析

采用NAOH和偶联剂处理方法处理橡胶粉,制得改性沥青。通过对此改性沥青混合料进行马歇尔稳定度试验,探讨盐度与湿度影响下,马歇尔稳定度的影响分析。试验考虑浸泡浓度(清水、10%盐水、15%盐水)、橡胶粉细度(40、60、80目)、橡胶粉掺量(10%、15%、20%);浸泡时间(1、2、3 d)3方面影响,从试验结果可以看出:稳定度随着盐度增加、浸泡时间增加,呈现出一定的下降趋势;橡胶粉掺量的增加可以抑制盐度侵蚀;橡胶粉细度对盐度的影响不明显。最后,针对橡胶粉的处理方式,进行对比分析,给出通过采用NAOH和偶联剂处理方法处理方法对于抵抗氯离子的侵蚀,效果较好。

高胶粉含量改性沥青的稳定化制备及路用性能

研究了剪切时间、剪切温度以及胶粉、交联剂和活化剂用量对胶粉改性沥青性能的影响。结果表明,提高胶粉用量会增大体系的黏度,交联剂在增大体系黏度的同时也改善了其耐老化性能和高温储存稳定性,活化剂的加入可以降低体系黏度并提高其高温储存稳定性。在剪切时间为45 min和剪切温度为180℃的条件下,通过添加质量分数为25%的胶粉、占胶粉质量0.5%的交联剂以及少量的活化剂制备了高温储存稳定性及其他性能良好的胶粉改性沥青。对所制备胶粉改性沥青在沥青混合料密级配AC-16中的应用性能进行了检测,各项指标均能满足相关技术标准的要求。

新型胶粉复合改性沥青混合料及其抗永久变形性能研究

为了提高沥青路面抗永久变形能力,提出一种新型胶粉复合改性沥青混合料(简写为HR-AM)。通过动态蠕变试验研究矿料级配、胶粉粗细、纤维种类、HR复合剂掺量、沥青胶结料等材料组成因素,以及温度、荷载等外部条件对其抗永久变形能力的影响。结果表明:选用40目胶粉、AR—SMA13级配、以干拌的形式掺入4‰HR复合剂,制备所得HR—AM可获得最优的抗永久变形能力,且其抗永久变形能力与温度、荷载的关联性较小,说明其稳定性较好,可很好地解决沥青路面抗永久变形能力不足的问题。