玄武岩纤维掺量对大空隙沥青混合料路用性能的影响

为研究掺加玄武岩纤维的大空隙沥青混合料的路用性能,通过析漏试验和马歇尔稳定度试验确定了0％ ～0.5％ 六种玄武岩纤维掺量的最佳油石比.研究发现,当纤维掺量0.3％、油石比为4.9％ 时对应的稳定度值最大,析漏损失最少;掺加玄武岩纤维可以有效的提高大空隙沥青混合料的高温性能、水稳定性、低温抗裂性能和抗压强度,且玄武岩纤维掺量为0.3％ 时,各项指标达到最优.     

碳纳米管/碳纤维沥青混合料电热与断裂性能分析

为解决冬季道路积雪结冰的安全问题,同时弥补碳纤维用量过多团聚缺陷,采用碳纳米管/碳纤维制备导电沥青混合料,进行电热与断裂试验,分析碳纳米管在不同掺量下沥青混合料的电热与抗裂性能,结果表明,碳纳米管/碳纤维沥青混合料电阻率随碳纳米管掺量的增加呈指数函数减小,在持续通电作用下,混合料内部温度不断升高,当碳纳米管掺量为0.5%时,升温效果最佳,混合料从-10℃上升到0℃仅需5 min,升温效果在时间上提升了37.5%;适量的碳纳米管能提高沥青混合料的抗裂强度与弯拉应变,增强其韧性,宏观上表现为具有更优异的抗裂缝扩展能力。     

RAP掺量对泡沫温拌再生沥青混合料路用性能的影响

为探求RAP掺量对泡沫温拌沥青混合料路用性能的影响,以AC-20型泡沫温拌再生沥青混合料进行配合比设计,成型RAP掺量分别为20%、30%、50%、60%和80%的马歇尔试件。分别利用车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验来评价其高温性能、低温性能和抗水损害性能。试验结果表明:随着RAP掺量的增加,泡沫温拌再生沥青混合料的高温性能不断提高,而其低温性能和抗水损害性能不断变差,当RAP掺量大于50%时,泡沫温拌再生沥青混合料的低温性能和抗水损害性能已不再满足规范要求。综合考虑混合料的路用性能,确定RAP在泡沫温拌再生沥青混合料中的最佳掺量为40%,供生产及控制时参考。     

导电作用下碳纳米管-碳纤维沥青混合料的自愈合研究

针对沥青路面因车辆荷载、温度荷载等带来的裂缝扩展问题,采用碳纳米管-碳纤维制备导电沥青混合料,进行电-热愈合试验,分析沥青混合料裂缝愈合前后的电阻率值、断裂能、极限承载力和微观结构,研究导电作用下碳纳米管-碳纤维沥青混合料的自愈合水平。结果表明,碳纳米管掺量在0.5%,1.0%时可以显著提高沥青混合料的自愈合能力;导电沥青混合料的自愈合水平与愈合前、后电阻率比值存在Sine函数关系;在50℃、20 min环境下小梁试件的极限承载力和断裂应变能得到最大限度的恢复。     

岩沥青的路用性能试验研究

本文对岩沥青改性沥青的各项性能进行了试验研究,经分析得出,其各项性能优于基质沥青;继而又对岩沥青改性沥青混合料进行了试验研究,研究表明:掺加岩沥青后水稳定性、高温性能得到提高,低温性能有所下降。综合分析得出:掺加10%岩沥青的混合料各项性能优异,此掺量为最佳。     

钢渣掺量对橡胶沥青混合料ARAC-13性能的影响

为提高钢铁废渣的综合利用率和经济效益、优化环境,采用体积替代法进行钢渣沥青混合料组成设计,通过设计膨胀破坏试验新方法分析钢渣沥青混合料的体积稳定性,基于车辙试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等,开展不同钢渣掺量下的ARAC-13沥青混合料路用性能研究,并依托广西滨海公路项目对钢渣沥青混合料路面进行经济效益评估。结果表明,ARAC-13沥青混合料的毛体积相对密度和最佳油石比均与钢渣掺量呈正相关性,钢渣掺量的增加会降低混合料的体积稳定性,增大体积膨胀风险。当钢渣100%等体积替代粗集料时,ARAC-13沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、最大弯拉应变(-10℃)、摆值和构造深度均有不同程度的提高,可显著提升ARAC-13沥青混合料的路用性能,且可节约7.0%左右的材料成本,具有较大的应用前景和经济价值。     

沥青标号和用量对再生沥青混合料性能的影响

为研究新沥青标号和用量对回收沥青路面材料(RAP)再生沥青混合料性能的影响,分别选取70#和90#道路石油沥青,以最佳新沥青掺量(OAC)为基准,分别制备OAC、OAC+0.5％和OAC-0.5％,RAP掺量分别为0％、20％和40％的再生沥青混合料.通过沥青混合料动态模量试验、疲劳试验、低温圆盘拉伸试验和冻融循环试验分析了不同沥青混合料的性能;接着,为更好地区分不同再生沥青混合料的抗裂性能,萃取得到不同再生沥青混合料中的沥青,对沥青进行高温DSR频率扫描试验,应用G-R常数分析不同沥青的抗裂性能.结果表明:当新加沥青较软、掺量较高,而RAP掺量较低时,再生沥青混合料的抗疲劳开裂能力及抗低温抗裂能力更强;反之,当新沥青较硬,RAP掺量较高时,再生沥青混合料的硬度较高,有较好的抗车辙能力.当新加沥青为70#沥青,掺量为OAC-0.5％、40％RAP时,再生沥青混合料低温性能不满足要求.水稳定性分析表明,一次冻融循环用于评价再生沥青混合料的水稳定性具有一定局限性;两次冻融循环试验表明,再生沥青混合料的水稳定性比新沥青混合料差.沥青G-R常数分析表明,低标号沥青的RAP掺量较高时,萃取的沥青更接近开裂标线,更易发生开裂行为.     

复相导电混凝土强度及其导电性能

通过对比试验,研究了三种不同复相导电混凝土的强度及导电性能。试验结果表明:复相导电混凝土的强度及导电性能与其所含功能材料的类型和掺量有关。掺入碳纤维时,掺量以1.0%为宜;同时掺入石墨和碳纤维时,石墨掺量以5%为宜,最优替代碳纤维量约为25%;同时掺炭黑和碳纤维时,炭黑掺量以0.5%为宜,且炭黑最优替代碳纤维量约为25%,用适量石墨和炭黑替代碳纤维可以制备不同要求的复相导电混凝土。     

浇注式导电沥青混凝土传导热效果

为实现浇注式沥青混凝土钢桥面铺装融雪化冰的目的,制备了浇注式导电沥青混凝土,提出了其传导热效果的测试方法,全面研究了电极布设方式、碳纤维撒布量、导电相材料掺量对浇注式导电沥青混凝土传导热效果的影响规律,对比评价了不同类型浇注式导电沥青混凝土单层板传导热效果,并回归拟合了浇注式导电沥青混凝土温度随通电时间变化的曲线。结果表明:浇注式导电沥青混凝土电极材料宜采用铝电极,电压输出方式为交流电源,输出大小宜为54 V;浇注式导电沥青混凝土最佳电极布设方式为竖向、碳纤维撒布量为170 g/m²、导电相材料掺量为0.8%;五种浇注式导电沥青混凝土中,竖向置入铜丝网混凝土传导热效果最优,铺设碳纤维带混凝土次之;在同一环境温度条件下,各类型混凝土中部的温度变化趋势与面层温度相同,基本呈线性变化。从而为浇注式导电沥青混凝土的工程应用奠定基础。     

沥青玛蹄脂碎石混合料GTM法试验配合比设计

结合国道205深圳段改建工程(G5202标段)沥青路面工程实际,利用GTM法对沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)的进行配合比设计,同时利用马歇尔法对个别参数进行检测,检测结果作为配比设计的参考,得出最佳级配和最近油石比。     

基于沥青混合料各组分密度的内部结构均匀性分析

为了有效地测试和评价沥青混合料内部结构均匀性,应用X-ray CT技术和数字图像处理方法,考虑粗集料、砂浆和空隙各组分的作用,提出了一种基于沥青混合料各组分密度的内部结构均匀性识别方法,选用4组不同油石比的沥青混合料试件,利用该方法对其内部结构均匀性进行了分析。结果表明:基于该方法提出的均匀性评价参数可以识别单一或一组沥青混合料试件的内部结构均匀性,并且通过分析计算得到沥青混合料的最佳油石比与室内试验获得的相差0.21%,这表明均匀性识别方法的有效性。     

基于非线性疲劳损伤的沥青路面轴载换算

为了建立沥青混合料的非线性疲劳损伤演化方程, 同时为完善沥青路面的轴载换算方法, 首先进行沥青混合料的配合比设计, 确定矿料级配及最佳油石比, 然后从损伤力学基本理论出发, 定义模量衰减为其疲劳损伤参量, 由此推导得到了疲劳损伤方程, 并以此方程对小梁直接拉伸疲劳试验结果进行拟合, 得到了模型参数和损伤随应力比的变化规律, 建立了沥青路面轴载换算新方法。结果表明:沥青混合料的疲劳损伤演化具有明显的非线性, 用Miner线性疲劳损伤理论来描述沥青路面疲劳损伤演化过程不合适, 由此推导得到的轴载换算方法偏不安全, 建立在非线性疲劳损伤演化基础上的轴载换算方法考虑了加载历史和损伤历史的影响。     

Experimental investigation of basic oxygen furnace slag used as aggregate in asphalt mixture

Chinese researchers have commenced a great deal of researches on the development of application fields of basic oxygen steel making furnace slag (BOF slag) for many years. Lots of new applications and properties have been found, but few of them in asphalt mixture of road construction engineering. This paper discussed the feasibility of BOF steel slag used as aggregate in asphalt pavement by two points of view including BOF steel slag's physical and micro-properties as well as steel slag asphalt materials and pavement performances. For the former part, this paper mainly concerned the mechanochemistry and physical changes of the steel slag and studied it by performing XRD, SEM, TG and mercury porosimeter analysis and testing method. In the second part, this paper intended to use BOF steel slag as raw material, and design steel slag SMA mixture. By using traditional rutting test, soak wheel track and modified Lottman test, the high temperature stability and water resistance ability were tested. Single axes compression test and indirect tensile test were performed to evaluate the low temperature crack resistance performance and fatigue characteristic. Simultaneously, by observing steel slag SMA pavement which was paved successfully. A follow-up study to evaluate the performance of the experimental pavement confirmed that the experimental pavement was comparable with conventional asphalt pavement, even superior to the later in some aspects. All of above test results and analysis had only one main purpose that this paper validated the opinion that using BOF slag in asphalt concrete is feasible. So this paper suggested that treated and tested steel slag should be used in a more extensive range, especially in asphalt mixture paving projects in such an abundant steel slag resource region.     

导电沥青混凝土及其功能特性研究进展

为系统掌握国内外有关导电沥青混凝土的研究现状,通过调查现有导电沥青混凝土的添加材料、路用性能、功能特性、影响因素等,对比不同导电材料制备沥青混凝土的电导率特征,总结导电沥青混凝土的功能特性及其电导率影响因素。结果表明:国内外主要采用石墨、碳纤维、钢棉作为导电材料制备导电沥青混凝土,石墨对沥青混凝土的电导率提升效果最佳,碳纤维可提高沥青混凝土的路用性能;同时,导电沥青混凝土具有明显的压敏特性,感应加热可增强沥青混合料的抗疲劳性能,通电加热可快速提高沥青混凝土的温度,导电沥青混凝土的电导率主要受空隙率、环境温度、电极类型的影响。     

4.75 mm SMA Performance and Cost-Effectiveness for Asphalt Thin Overlays

This paper presents the design of stone matrix asphalt (SMA) with 4.75-mm nominal maximum aggregate size (NMAS) and alternative surfacing cross-section for an asphalt wearing course that may improve pavement performances while controlling costs by using locally available aggregates. The 4.75 -mm NMAS dense-graded mix was previously used in several states to reduce layer thickness and cost. Because of its poor friction and limited performance, however, it was generally used as levelling binder and placed on low-volume roads. The 4.75-mm SMA is proposed for thinner asphalt overlays in this study to improve its performance as well as surface texture. The ultimate goal of this study is to develop the 4.75-mm SMA and evaluate its performance and engineering benefits as a wearing course under laboratory and field conditions. Test pavement sections were constructed in Northern Illinois and on-site performance tests were conducted to evaluate its performance under actual traffic loading. The engineering cost-benefit analysis with respect to performances from both laboratory and field studies suggests the proper application of 4.75-mm SMA as an efficient and cost-effective wearing course for asphalt thin overlays.     

玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响

为研究玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响,通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料抗老化性能的作用。试验结果表明:虽然玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度随老化时间增加,但相对于普通沥青混合料而言,其增加的幅度减缓,提出采用相对变形率作为老化性能评价指标;玄武岩纤维延缓了沥青混合料老化性能的衰变,使得老化后的混合料低温抗裂性改善;经短期老化和长期老化后玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料,且玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数。     

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30~35 mm GA-10+35~40 mm 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10~17 s、贯入度1.4~2.5 mm、贯入度增量不超过0.25 mm、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.     

Viscoelastic–plastic damage model for porous asphalt mixtures: Application to uniaxial compression and freeze–thaw damage

Porous asphalt mixture increasingly used in highway pavement applications is an open graded composite material which has fewer fines and more air voids compared with conventional dense graded asphalt mixtures. The freeze thaw resistance of the mixture is crucial for the performance of porous asphalt pavement especially when clogging is unavoidable. A simple viscoelastic–plastic damage model is developed to evaluate the effects of freeze–thaw of porous asphalt mixtures. Generalized Maxwell and Drucker–Prager model are used to determine the viscoelastic and plastic responses respectively. The damage and its evolution is characterized by Weibull distribution function. Experimental data from uniaxial compressive strength tests, conducted at different strain rates and temperatures, are used to calibrate the model. The sensitivity of model parameters to loading conditions is identified. Simulation results suggest that loss of cohesion is the dominant mechanism of failure in porous asphalt mixtures under freeze–thaw cycles. Freeze–thaw effects also lead to changes of plastic potential surface and induce large volumetric strains under loading.     

基于CAVF级配设计方法的环氧沥青混合料路用性能研究

为研究环氧沥青混合料耐久性不足、易脆裂等问题,优化其路用性能质量,采用CAVF级配设计方法和常规马歇尔方法进行了环氧沥青混合料高温稳定性试验、低温抗裂性试验、低温蠕变试验及水稳定性试验;通过调整级配、环氧沥青类型和温度等因素对其进行研究分析。结果显示:CAVF级配显著改善了环氧沥青混合料的高温力学稳定性和抗车辙能力,并且降低了温度对环氧沥青混合料高温力学强度的劣化作用;低温弯曲试验发现环氧沥青混合料具有较强的温度敏感性(与普通沥青混合料相比),最大弯拉应变值随温度的降低呈线性下降趋势,采用CAVF级配在一定程度上能够弥补温度对其的劣化作用;水稳定性试验显示随试验浸泡时间的延长和循环次数的增加,其高温水稳定性能和低温水稳定性能均出现显著劣化作用,这与低温蠕变应变变形影响规律相同。汇总研究成果,表明CAVF级配较适用于环氧沥青混合料,能够降低或避免常规级配设计方法出现的缺陷性问题,可为实体工程应用提供技术支持。     

沥青混合料合成级配的均匀性评价

为研究不同粒径组成的颗粒状混合物和不同的级配组成的沥青混合料的路用性能,本文中以紧密填充理论为基础,假设不同粒径的颗粒逐级紧密填充,采用均匀指数评价合成级配的均匀性,在最佳沥青含量下进行性能试验。结果表明,沥青混合料在MCA=0.4～0.6之间存在较大的稳定度和流值,最小的压实比值和势能指数值,有良好的稳定性。最大公称粒径为16 mm的合成级配、均匀指数应控制在0.55～0.60之间具有较好的路用性能。