路用沥青混凝土集料离析及控制措施

沥青混合料是高等级公路沥青路面施工的主要原材料之一,在公路工程路面施工实践中,为了保证高速公路沥青路面的施工质量和后期服役能力,必须提升对沥青混合料的离析控制。文章以沥青混合料中的集料引起的离析病害为分析对象,就具体的离析检测技术进行阐述,并提出了与之匹配的控制措施。     

离析对湿热地区沥青混合料长期水稳定性的影响

为探究离析对湿热地区沥青混合料长期水稳定性的影响,分别设计了级配离析、温度离析两种模拟方案。通过排水法测试沥青混合料的空隙率,采用浸水马歇尔试验测试沥青混合料的残留稳定度,基于非线性拟合法分析了不同干湿循环周期的沥青混合料残留稳定度数据,得到了各离析状态下沥青混合料水稳定性的衰减曲线及规律。结果表明:随着干湿循环的进行,不同离析类型的沥青混合料的空隙率均会增加,但增幅有限;细集料离析在干湿循环状态下不易出现强度损耗,第10次干湿循环后,残留稳定度为87.8%;而重度离析条件下,第1次干湿循环后残留稳定度仅为79.8%,第10次干湿循环后,残留稳定度下降到67.4%;无论是否有离析,干湿循环的作用效果都存在转折点,即干湿循环前期的作用显著,到达转折点后,作用效果明显放缓;随着离析程度的加重,残留稳定度下降的转折点将逐渐前移,表明其长期水稳定性也越差。     

水泥稳定碎石抗离析评价方法研究

针对现有的水泥稳定碎石离析评价方法难以精准评价混合料离析的情况，本文通过室内离析试验定量分析5种不同级配水泥稳定碎石混合料的抗离析性能，并引入形状离析系数L与筛分离析系数Seg,定量划分水泥稳定碎石混合料的离析程度。结果表明：与水泥剂量4%(均为质量分数)相比，水泥剂量5%的混合料抗离析性能大幅度提升，且水泥剂量5%和水泥剂量6%的混合料抗离析能力相差不大，因此更推荐5%的水泥剂量；当混合料的4.75 mm通过率为35%和40%时，混合料内部能形成强有力的力链结构，抵抗集料在下落过程中的离散趋势，且水泥剂量为5%和6%混合料的离析等级总保持在无离析和轻微离析状态，表现出优异的水泥稳定碎石抗离析性能。     

分析沥青路面施工中的离析及其相关防治对策

通常在沥青路面施工过程中,因为沥青混合料的离析,会直接导致路面发生早期损坏,所以注重沥青路面施工过程中的离析问题是保证整个路面施工质量的关键。影响沥青路面施工的因素是多样化的,离析问题是影响沥青路面施工质量的关键因素,本文以沥青路面施工离析现象的定义为线索,从各方面综合分析了沥青路面施工过程中离析问题的成因及其危害,并就该问题提出有效解决策略,希望对提高沥青路面施工质量,确保沥青路面使用性能有所帮助。     

钢渣沥青混合料微波加热自愈合性能研究

为了研究钢渣沥青混合料微波加热自愈合性能,制备了全石型、粗石细钢型、粗钢细石型、全钢型4种沥青混合料,采用热常数分析仪和矢量网络分析仪测试了沥青混合料的热参数和电磁参数,利用热电偶温度传感器和红外测温仪测试了沥青混合料的温度分布,并对比分析了COMSOL软件数值模拟温度场与试验温度分布;最后,采用三点弯曲破坏试验评价了沥青混合料的自愈合性能。结果表明:4种沥青混合料具有不同的微波吸收性能和传热性能,会对沥青混合料的加热速率产生一定影响;钢渣的掺入大大提高了沥青混合料的微波加热性能,且3种钢渣沥青混合料中粗石细钢型表现出较好的加热均匀性;COMSOL软件能够较好地模拟沥青混合料在微波加热下的温度分布;相比于全石型沥青混合料,粗石细钢型、粗钢细石型、全钢型沥青混合料的自愈合性能分别提高了1.11倍、1.14倍、1.11倍,钢渣的掺入较好地提高了沥青混合料的自愈合性能。     

盐冻循环作用下沥青混合料性能损伤研究进展

总结国内外冻融循环和盐冻循环条件对沥青混合料耐久性性能的研究成果,分析了盐溶液浓度、级配、冻融循环次数等对盐冻循环的影响。结果表明,盐侵蚀加速了冻融循环对沥青混合料的影响,随着盐溶液浓度和冻融循环次数的增加,沥青混合料性能劣化越快;沥青混合料空隙率越大,盐冻循环对沥青混合料影响越显著。提出目前沥青混合料盐冻循环劣化研究领域存在的问题,为沥青混合料盐冻循环研究提供一定的基础。     

盐冻循环作用下沥青混合料性能损伤研究进展

总结国内外冻融循环和盐冻循环条件对沥青混合料耐久性性能的研究成果,分析了盐溶液浓度、级配、冻融循环次数等对盐冻循环的影响。结果表明,盐侵蚀加速了冻融循环对沥青混合料的影响,随着盐溶液浓度和冻融循环次数的增加,沥青混合料性能劣化越快;沥青混合料空隙率越大,盐冻循环对沥青混合料影响越显著。提出目前沥青混合料盐冻循环劣化研究领域存在的问题,为沥青混合料盐冻循环研究提供一定的基础。     

水侵蚀对钢渣沥青混合料动态模量影响研究

利用钢渣代替石灰岩沥青混合料粗集料,采用Superpave旋转压实制备钢渣沥青混合料.测量不同水侵蚀循环次数(0次、1次、2次、3次、4次、5次)后,不同温度和荷载作用频率下两种沥青混合料的动态模量.分析了不同水侵蚀循环次数对钢渣沥青混合料动态模量的影响,并利用XRD和SEM技术手段观察胀落物的物相组成和微观形貌变化,分析了钢渣沥青混合料性能劣化机理.实验结果表明,未受水侵蚀的钢渣沥青混合料试件,其动态模量明显高于普通沥青混合料;经过水侵蚀5次后,钢渣沥青混合料0 ℃和20 ℃的动态模量明显衰减,但残余动态模量仍大于普通沥青混合料;水侵蚀对钢渣沥青混合料的高温动态模量影响明显高于普通沥青混合料.通过XRD与SEM分析发现,钢渣沥青混合料性能劣化的主要机理是由于钢渣水化生成氢氧化钙(Ca(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)和水化硅酸钙(C-S-H),使试件局部发生膨胀开裂,从而加剧了水的浸入,导致混合料性能衰减.     

不同类型高模量沥青混合料抗剪性能研究

为了研究不同类型高模量沥青混合料抗剪性能,利用Superpave剪切试验机并按恒高度频率扫描试验(FSCH)方法测得了EME2沥青混合料和AC-20沥青混合料的复数剪切模量及相位角,根据时间-温度等效原理,利用非线性最小二乘法拟合得到了参考温度下的复数剪切模量主曲线,预测了两种高模量沥青混合料的高低温性能。通过恒高度重复剪切试验(RSCH)得到了两种高模量沥青混合料的加载末应变和剪切斜率。FSCH结果表明,两种沥青混合料的复数剪切模量均随温度的升高而降低,随荷载频率增加而增加,AC-20沥青混合料的高温抗剪性能优于EME2沥青混合料,EME2沥青混合料的常温抗变形能力优于AC-20沥青混合料;RSCH结果表明,在60 ℃条件下,AC-20沥青混合料的抗剪性能优于EME2沥青混合料。     

钢渣沥青混合料水稳定性研究

为研究不同浸水时间钢渣沥青混合料体积稳定性和路用性能特征,对热闷钢渣沥青混合料、冷弃陈渣沥青混合料和石灰岩沥青混合料分别进行车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、疲劳试验和膨胀性试验,并通过原子力显微镜分析水对钢渣沥青混合料路用性能影响机理。结果表明:膨胀量合格的钢渣沥青混合料高温稳定性、水稳定性、低温性能和疲劳性能均优于石灰岩沥青混合料,其中钢渣沥青混合料动稳定度和残留稳定度具有可成长性;用石灰岩细集料替代冷弃陈渣细集料可以提高冷弃陈渣沥青混合料低温性能,浸水作用下钢渣生成的结晶物质使得钢渣表面积和表面粗糙度增大,从而提高钢渣沥青混合料内磨阻力和黏聚力,进而提高其动稳定度和残留稳定度。     

微波吸收路面改性沥青混合料加热自愈特征研究

为研究新型路面改性沥青混合料在微波吸收条件下的自愈特性与修复效果,开展了室内不同类型改性沥青混合料的室内加热试验、弯曲循环试验及弯曲疲劳试验。试验结果表明:(1)粗、细改性玄武岩沥青混合料(MCAM、MCFM)工程性能更加优良,其弯曲强度较玄武岩沥青混合料(BAM)分别高出11.76%、8.82%;(2)三种不同类型沥青混合料微波处理后表面温度、内部温度与处理时间之间均成线性相关,但微波处理后改性玄武岩沥青混合料的温度均高于玄武岩沥青混合料,因此微波处理后改性玄武岩沥青混合料的弯曲强度修复效果高于玄武岩沥青混合料;(3)初始状态的MCAM和MCFM沥青混合料的弯曲疲劳寿命较BAM高,微波修复处理条件下不同类型沥青混合料弯曲疲劳寿命均高于自然修复处理方式,且改性混合料修复效果更佳。     

环氧乳化沥青冷再生沥青混合料性能研究

提出了一种新型的冷再生沥青混合料-水性环氧树脂改性乳化沥青冷再生沥青混合料,首次使用环氧乳化沥青应用于冷再生沥青混合料中。通过掺加0%、10%、20%和30%的环氧树脂改性乳化沥青对90%与70%RAP(废旧沥青路面回收材料)掺量的AC-20冷再生沥青混合料进行配合比设计试验与使用性能验证。结果表明：适当掺量的环氧树脂改性乳化沥青可使冷再生沥青混合料具有更好的使用性能,RAP有效利用率得到进一步提高。     

硫磺改性沥青混合料高温性能研究

利用车辙试验动稳定度指标和抗剪试验对比评价了相同级配下的硫磺沥青混合料与普通沥青混合料在一定温度和压力条件下的变形和抗剪特性,综合考察了沥青混合料的高温性能。结果表明,掺加了硫磺改性剂的沥青混合料在高温性能上要明显优于普通沥青混合料,而且节省了经济成本。     

热管对沥青混合料降温特性及高温稳定性的影响

为有效减少沥青路面的高温车辙病害,基于重力热管降温原理,本文成型了埋置热管的沥青混合料车辙试件;通过烘箱模拟了车辙试件的升温和降温过程,利用温度传感器实时监测车辙试件不同位置的温度;分析了埋设热管的沥青混合料车辙试件的焓变和温度梯度,评价了热管对沥青混合料降温特性的影响;同时研究了热管对沥青混合料抗车辙性能的影响。结果表明:热管在一定程度上可以起到调节沥青混合料温度变化的作用,减小了沥青混合料受温度变化的影响;热管的埋设可以显著提高沥青混合料的动稳定度,改善沥青混合料的高温抗车辙能力。     

高模量沥青混合料生产与应用进展

通过对文献调研,阐述了高模量沥青混合料的主要生产方法,对比了几种高模量沥青混合料配合比设计方法的优劣、对混合料评价方法以及高模量沥青混合料应用进行了综合论述。     

盐蚀条件下沥青混合料路用性能研究

盐蚀环境对沥青路面耐久性的劣化作用具有普遍性和直接性.采用车辙试验、小梁低温弯曲试验和冻融劈裂试验研究了不同浓度盐溶液短期浸泡条件下沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性与水稳定性;采用干湿循环加速试验,进一步探究了沥青混合料在不同浓度硫酸盐与氯盐溶液介质中的耐久性能变化规律,并构建了相应的Logistic模型;借助扫描电镜(SEM)微观分析手段,探讨盐蚀条件下沥青混合料性能劣化机理.结果表明:随盐溶液浓度增大,沥青混合料路用性能损伤程度亦随之增大;相较于盐水浸泡环境,干湿循环条件下沥青混合料的强度损失大大增加,尤以硫酸盐劣化效果较为显著;盐溶液渗入沥青混合料空隙和裂缝中发生的结晶型侵蚀是导致沥青混合料性能劣化的主要诱因;Logistic模型能较好反映出沥青混合料耐久性变化规律.研究成果可为富盐地区沥青混合料材料组成设计提供有益参考.     

基于灰关联性的硅藻土物化特性对沥青混合料性能的影响分析

为了研究硅藻土物理和化学特性对沥青及沥青混合料路用性能的影响,对四种产地的硅藻土材料的SiO2含量、硅藻含量、平均粒径、比表面积及堆密度进行了测试,对四种硅藻土改性沥青及硅藻土改性沥青混合料的路用性能进行了测试,并基于灰色关联性分析了硅藻土材料特性对沥青及沥青混合料性能的影响.结果表明,不同硅藻土的物理特性和化学成分差异较大,当硅藻含量及SiO2含量越高、堆密度较小、比表面积较大时,硅藻土改性沥青混合料具有较为优异的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性能;硅藻土改性沥青的抗剪强度与沥青的高温性能及沥青混合料动稳定度的相关性较好,可用于沥青及沥青混合料的高温性能的评价;为了使硅藻土改性沥青混合料具有优异的路用性能应使用SiO2含量和硅藻含量均大于80%的硅藻土.     

LM-S沥青改性剂提高沥青混合料黏附性能的分子模拟计算及路用性能考察

沥青与石料的黏附性大小直接影响沥青混合料的强度、稳定性、耐久性等性质。通过分子模拟计算的方法研究沥青与石料的黏附作用,计算比较沥青改性前后与石料间的黏附功,并与水煮法沥青黏附性实验结果及沥青混合料微观形貌研究结果进行比对;同时考察沥青改性剂LM-S对沥青混合料路用性能的改进效果。结果表明,采用LM-S改性后的沥青-石料体系的界面黏附功比基质沥青-石料体系提高了近26%,因而具有更好的黏附性;沥青混合料实验结果亦表明LM-S改性剂可显著提高基质沥青和SBS改性沥青混合料的高温稳定性能、低温稳定性能及水稳定性性能,其中动稳定度分别提高了162%和43%。     

泡沫沥青冷再生混合料低温性能影响因素研究

为研究水泥剂量、用水量、泡沫沥青用量和试验温度对泡沫沥青冷再生混合料低温性能影响规律,对泡沫沥青冷再生混合料进行了劈裂强度试验。试验结果表明,泡沫沥青用量一定时,水泥剂量每增加0.5%,冷再生混合料劈裂强度平均增长14%;用水量从4.5%增加到5.5%,劈裂强度平均提高了40%;泡沫沥青用量从4%变化到5.5%,冷再生混合料劈裂强度负增长;在试验温度-5℃时,其劈裂强度最大;相同试验条件下,水泥用量对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度作用效果大于用水量和泡沫沥青用量对混合料劈裂强度的影响。     

SMA-5钢渣沥青混合料的组成设计与性能评价

为更好地促进小粒径钢渣在薄层沥青混合料中的应用,采用V-S(volumetric mix)法设计SMA-5沥青混合料的集料掺配比例;等体积替换掺加1.18～2.36 mm、2.36～4.75 mm两种粒径钢渣于SMA-5沥青混合料中,分析其对沥青混合料试件的粗集料间隙率VCA_mix、最佳沥青用量的影响;借助车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验与浸水马歇尔试验对钢渣沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性与水稳定性进行评价。结果表明：掺入钢渣降低了集料间的骨架结构效应,提高了混合料沥青用量;复掺钢渣降低了沥青混合料的高温稳定性,但随着钢渣掺量增加,各掺配方案下沥青混合料的低温性能均降低,水稳定性、高温稳定性均提升;推荐SMA-5钢渣沥青混合料中2.36～4.75 mm粒径钢渣掺量75%为最优配比。