微波加热-振动搅拌再生沥青混合料性能研究

为提高沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)在沥青厂拌热再生技术中的应用比例和再生沥青混合料耐久性,采用不同加热方式(电热鼓风加热、微波加热)和不同搅拌方式(振动搅拌、传统搅拌)制备再生沥青混合料,并与普通热拌沥青混合料进行对比,通过浸水汉堡车辙试验、半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)试验、overlay test(OT)试验、动态模量试验、四点弯曲疲劳试验和CT扫描对RAP掺量为50%的再生沥青混合料进行宏微观性能测试。结果表明:微波加热和振动搅拌能够提高再生沥青混合料的低温、抗反射开裂和抗疲劳性能,但混合料的高温性能和动态模量有所降低;再生沥青混合料的性能与普通热拌沥青混合料的性能仍有一定的差距,通过改变加热方式和搅拌方式能够提高再生沥青混合料的性能,搅拌方式相较于加热方式对再生沥青混合料性能的影响更为显著;微波加热和振动搅拌均能改善再生沥青混合料内部孔隙分布状况,降低混合料内部的孔径;为提高再生沥青混合料的服役性能,可采用微波加热和振动搅拌生产再生沥青混合料。

岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料黏弹特性研究

为研究岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料的黏弹特性,采用沥青混合料性能试验机(asphalt mixture performance testing,AMPT)对不同岩沥青用量的复合改性沥青混合料在不同试验条件下的单轴动态压缩模量和相位角进行了测试,构建了动态模量主曲线,建立了动态模量预测模型。结果表明:当试验温度增大或加载频率降低时,岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料的动态模量逐渐降低;随着岩沥青掺量的增加,AC-20复合改性沥青混合料抗车辙性能提高,疲劳性能降低;测定的复合改性沥青混合料20℃动态模量接近于14000 MPa,符合高模量沥青混合料的技术要求;经测试,所构建动态模量预测模型的预测精度可达83%。

黄金尾矿砂对微表处混合料性能的影响研究

黄金尾矿砂是我国重要的大宗固体废弃物之一,其粒径多在0.3 mm以下,与微表处混合料矿料级配中的细集料吻合性高。基于此,文中对掺加黄金尾矿砂的微表处混合料的耐久性进行试验研究。通过负荷车辙试验、低温半圆弯曲(SCB)试验、湿轮磨耗试验和旋转瓶磨耗试验对不同黄金尾矿砂用量、级配类型及乳化沥青类型的微表处混合料开展试验研究。结果表明,黄金尾矿砂的加入能够提高微表处混合料的高温性能、低温性能、耐磨耗性能及水稳定性;水性环氧改性乳化与SBS和SBR改性乳化沥青微表处混合料相比有更优异的高温和低温性能、耐磨耗性能和水稳定性,SBS改性乳化沥青的低温性能明显低于SBR改性乳化沥青;综合考虑微表处混合料的应用环境,推荐采用MS-3型级配。

基于汉堡车辙试验铁尾矿沥青混合料耐久性研究

通过正交试验设计了不同混合料类型、铁尾矿掺量、沥青用量和石灰用量的铁尾矿沥青混合料,采用浸水汉堡车辙试验分析了不同类型铁尾矿沥青混合料在高温和浸水条件下的耐久性,采用统计学方法提出了铁尾矿沥青混合料耐久性设计指标及标准.结果表明:混合料类型、铁尾矿用量、沥青用量和石灰用量均对铁尾矿沥青混合料的加载次数、轮辙深度和总变形速率D r具有不同程度的显著影响,且铁尾矿用量对耐久性影响最为显著.铁尾矿用量超过15%时,石灰用量低于1.5%时,混合料耐久性将产生显著降低.建议在高温和多雨环境下,铁尾矿沥青混合料应进行耐久性设计检验,且应满足加载次数不小于20000次,轮辙深度不大于10 mm,总变形速率D r不大于1.6 mm/h的技术要求.

矿物油再生沥青二次老化后流变性能评价

文中采用矿物油再生剂对压力老化(PAV)后的沥青进行再生,以温度扫描、频率扫描、弯曲梁蠕变劲度试验(BBR)评价再生沥青与原样沥青在同等老化条件下的高低温性能,以多重应力蠕变恢复试验(MSCR)评估沥青的高温流变特性.结果表明:9%掺量的矿物油再生剂对老化沥青常规指标的恢复效果最佳;在同等老化条件下,再生沥青样品不同老化阶段的车辙因子(G/sinδ)、蠕变恢复率(R)、低温蠕变速率(m)增加,不可恢复蠕变柔量(J nr)、低温劲度模量(S)降低,矿物油再生剂提升了再生沥青的高低温性能,改善了再生沥青二次老化性能损失严重和长期耐久性差的问题.

基于表面能理论和拉拔试验的铁尾矿与沥青黏附性研究

文中采用表面能理论和改进拉拔试验对铁尾矿与沥青间的黏附性进行了试验研究.结果表明:铁尾矿的表面能与沥青间的粘附功均小于石灰岩和玄武岩;粘附功随集料中SiO_(2)含量的增加而减小;改进拉拔试验可以评价沥青与集料间的黏附性,铁尾矿与沥青间的黏结力明显小于玄武岩和石灰岩,铁尾矿与基质沥青、SBR改性乳化沥青蒸发残留物间界面破坏类型为组合失效,与SBS改性沥青间界面破坏类型的为沥青内聚力失效.

新型温再生剂的制备及性能研究

在温再生沥青混合料的生产与应用中,温再生剂对沥青混合料的性能具有至关重要的影响。该文基于原材料温拌剂、再生剂和渗透剂的功能,通过对老化沥青性能影响规律研究确定合适的掺配比例,采用复配方式开发出一种新型温再生剂,并对其再生效果和混合料性能进行评价。结果表明:再生剂可以恢复老化沥青的性能,掺量为8%时最接近原样沥青;温拌剂对沥青性能影响较小,主要通过界面润滑作用达到降温效果,随着掺量增加,沥青的接触角减少,综合常规性能确定温拌剂掺量为0.4%;掺加0.5%渗透剂的温再生剂与普通再生剂相比具有更为优异的渗透性能,可以更快地渗透进入老化沥青内部,改善老化沥青的性能。当新型温再生剂掺量为8%时,老化沥青各性能再生率为63.5%~101.2%,综合再生率为90.1%,再生效果良好。与热再生沥青混合料相比,新型温再生剂可以有效降低沥青混合料的拌和压实温度22℃,且温再生沥青混合料的高温性能略有降低,低温性能有所改善,水稳定性变化较小,各项指标均满足规范要求。

基于OT试验的乳化沥青冷再生面层混合料抗反射裂缝性能研究

乳化沥青冷再生技术多应用于路面基层,将其应用于路面面层有利于提高旧料利用率,但需重视冷再生面层混合料的抗反射裂缝性能。本文采用OT试验研究不同材料组成因素对乳化沥青冷再生混合料抗裂性能的影响规律,并探究其抗裂性能的设计评价指标及标准。结果表明:1200次加载条件下的载荷损失率适宜作为面层用乳化沥青冷再生混合料抗裂性能评价指标,且矿料级配类型、水泥类型及掺量、RAP掺量、基质沥青类型均对荷载损失率具有显著影响;为提高面层用乳化沥青冷再生混合料抗裂性能,RAP掺量不宜超过70%,水泥掺量不宜超过1.5%,优先选用PO42.5水泥、70^(#)沥青制备的乳化沥青以及粗粒式矿料级配;建议面层用乳化沥青冷再生混合料配合比设计中增加OT试验抗裂性能的检验评价,并要求荷载损失率不超过80%。

固化剂固化粉煤灰-土的工程性能分析

通过分别掺入水泥和固废基固化剂对粉煤灰-土进行固化试验,研究对比两种固化材料对粉煤灰-土的固化效果的差异.通过无侧限抗压强度试验和水稳定性试验探讨固化剂掺量、种类和龄期对粉煤灰-土性能的影响,综合评价两种固化材料固化粉煤灰-土的综合路用性能,并通过X射线衍射分析固化材料固化粉煤灰-土的微观机制.结果表明:相同龄期条件下的固化粉煤灰-土的无侧限抗压强度与固化材料的掺量呈正相关关系.相同固化材料掺量条件下,固废基固化剂固化粉煤灰-土的7d强度低于水泥固化粉煤灰-土,28d强度赶超水泥固化粉煤灰-土.固化粉煤灰-土的水稳定性系数随固化材料掺量的增加而提升,而随龄期的延长出现降低的规律.固废基固化剂固化粉煤灰-土的水稳定性系数后期要优于水泥固化粉煤灰-土的水稳定性系数.

低损耗因子复合改性沥青疲劳和自愈特性

为探究损耗因子(tanδ)对SBS改性沥青疲劳寿命的调控作用,借助塑料润滑剂乙撑硬脂酸酰胺,制备了4种改性沥青,采用红外光谱仪、原子力显微镜和差示扫描量热仪测试了其微观特性,通过动态剪切流变仪分析了其损耗因子及连续、间歇疲劳参数的变化.结果表明:经羟基化处理的乙撑硬脂酸酰胺(HPT)含胺基和羟基,使沥青中轻组分极易填充至SBS相,其复合改性沥青低温柔韧性无劣化,70℃tanδ显著降低,疲劳寿命大幅增加,自愈特性增强;未经端基处理的乙撑硬脂酸酰胺(HPT‑E)仅含胺基,可增强沥青间分子相互作用,其复合改性沥青70℃tanδ略小于2,疲劳和自愈特性均得到改善;经脱胺处理的乙撑硬脂酸酰胺(HPT‑R)仅含羰基,对聚合物相网络密度略有提升,其复合改性沥青低温柔韧性增强,70℃tanδ小幅降低,疲劳特性与SBS改性沥青相近,自愈特性增强.

制备温度对乳化沥青流变性能的影响研究

为评价乳制备温度对乳化沥青蒸发残留物的影响,采用常规试验(针入度、软化点、延度)、动态剪切流变试验和多重应力恢复蠕变试验,对不同温度下(60,85,110和135℃)制备的乳化沥青蒸发残留物进行试验研究.结果表明:乳化沥青蒸发残留物的针入度、软化点随制备温度的升高而随之增大,延度随制备温度升高而减小;乳化沥青蒸发残留物的损耗模量、储能模量、复数模量、复数黏度及车辙因子随试验温度的升高而逐渐减小,相位角随试验温度升高逐渐增大;中低频区残留物流变参数随频率的增加增长速度较快,高频区增长较为缓慢;变形恢复率随制备温度的增加而逐渐减小,应力敏感性参数随制备温度的升高而逐渐降低;采用我国现行规范方法(T0561)制备乳化沥青蒸发残留物时,残留物的高温性能不能满足AASHTO M332的技术要求;建议在85和110℃下制备乳化沥青蒸发残留物.

大掺量RAP温再生沥青混合料设计及路用性能研究

为提高沥青路面回收材料(RAP)的利用效率和应用水平,利用实验室自主合成的温再生剂与新沥青混合制备温再生沥青,并设计拌制温再生沥青混合料;采用黏温曲线法预估拌和、体积参数法验证拌和及成型温度;马歇尔设计法确定RAP掺量为50%、60%和70%的最佳沥青用量;分别采用车辙试验、低温小梁弯曲试验和冻融劈裂试验对温再生沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能进行评价,并与相同配合比条件下热再生沥青混合料的路用性能进行对比。研究结果表明:黏温曲线法可适用于温再生沥青混合料的温度控制;随着RAP掺量的增加,温再生沥青混合料的高温性能逐渐提高,低温性能和水稳定性能逐渐降低;与热再生沥青混合料相比,温再生沥青混合料的高温性能略差,低温性能和水稳定性能表现良好;当RAP掺量为70%时再生沥青混合料的各项路用性能均能够满足规范要求,可为工程生产和质量控制提供参考。

基于Overlay Test微表处混合料抗反射开裂性能研究

为评价微表处混合料抗反射裂缝性能,采用Overlay Test(以下简称OT)试验测试了不同乳化沥青类型、级配组成、不同试验温度、冻融循环及浸水后微表处混合料的抗反射裂缝性能。研究过程中采用加载周期、荷载损失率、总断裂能、初始荷载峰值及临界断裂能为评价指标。研究结果表明:加载周期、荷载损失率及总断裂能可以评价试样的抗反射裂缝性能,初始荷载峰值和临界断裂能仅能评价裂缝产生初期混合料的抗反射裂缝性能;25℃时微表处混合料表现出良好的抗反射开裂性能,其中使用SBR改性乳化沥青的微表处混合料抗反射裂缝性能优于SBS改性乳化沥青,微表处混合料采用MS-3型级配时的抗反射裂缝性能优于MS-2型级配;不同试验条件对微表处混合料的抗反射裂缝性能产生的影响效果不同,试验温度和冻融循环作用对微表处混合料的抗反射裂缝性能的影响最显著。