纤维与BRA岩沥青复合改性剂组成优化及混合料性能评价

为了优化木质素纤维、聚酯纤维、BRA岩沥青复合添加剂材料组成,以峰值剪切强度为评价指标,通过极差、方差分析了木质素纤维、聚酯纤维、BRA岩沥青对基质沥青抗剪切强度的影响,优选了纤维的最佳掺配比例及BRA岩沥青的最佳掺量。通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂强度试验研究了纤维与BRA岩沥青复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,当复合添加剂中m(木质素纤维)∶m(聚酯纤维)=1∶2,纤维总掺量为基质沥青质量的7%,BRA掺量为沥青质量的15%时,复合改性沥青具有最优的抗剪切性能。复合改性剂可以同时发挥BRA岩沥青的高温改性优势以及聚酯纤维的低温性能。     

纤维对排水沥青混合料高低温性能的影响机理分析

由纤维与高黏度改性沥青、矿粉形成的高黏度改性沥青胶浆是影响排水沥青混合料性能的关键因素。为明确纤维对排水沥青混合料高、低温性能的影响机理,测试了聚酯纤维和玄武岩纤维排水沥青混合料的动稳定度和低温破坏应变,并采用动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验等方法,对比研究了2种纤维对高黏度改性沥青胶浆高、低温性能的影响。为确定2种纤维最佳掺量范围,测试了不同纤维掺量下排水沥青混合料飞散损失。结果表明:纤维增加了高黏度改性沥青胶浆黏稠度,增大了高黏度改性沥青胶浆车辙因子,提升了排水沥青混合料的高温稳定性;纤维对高黏度改性沥青胶浆低温性能影响不明显,排水沥青混合料低温抗开裂性能的改善主要为纤维增强了集料间的黏结性能;排水沥青混合料聚酯纤维最佳掺量为0.15%左右,玄武岩纤维掺量范围推荐为0.20%~0.40%。     

玄武岩高强纤维沥青混合料路用性能试验研究

对掺入玄武岩高强纤维的AC-13C级配的基质沥青和SBS改性沥青混合料进行了路用性能研究,并将其与未掺入玄武岩高强纤维的沥青混合料进行对比。采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂以及四点弯曲疲劳等一系列室内试验,分析了其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能。试验数据表明,玄武岩高强纤维能明显提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能,但对水稳定性的影响需要进一步研究。在AC-13C级配沥青混合料中掺加玄武岩高强纤维能有效改善混合料的路面性能,并且在SBS改性沥青混合料中效果更好。     

纤维透水沥青混合料性能试验研究

文章通过在沥青混合料中掺入不同比例的纤维后,采用低温弯曲试验、车辙试验、浸水马歇尔试验探究了透水沥青混合料的低温抗裂性能、高温稳定性和水稳定性能。结果显示,两种纤维的加入都在不同程度上提高了沥青混合料的性能,起到了植筋的作用。其中玄武岩纤维沥青混合料的抗弯拉强度和弯曲劲度模量比木质素纤维沥青混合料的增幅大,但两种纤维的最大抗弯拉应变增幅数相近;另外,加入玄武岩纤维后,沥青混合料动稳定度提高明显,当在玄武岩纤维掺量为0.25%时残留稳定度最大,木质素纤维对沥青混合料的残留稳定度影响较小。     

玄武岩纤维掺量对可卷曲沥青路面路用性能的影响研究

以SBS改性沥青加10%岩沥青和15%橡胶粉为基料,分别掺加0、0.1%、0.3%、0.5%玄武岩纤维和适量玄武岩级配碎石配制成可卷曲沥青路面混合料,研究了玄武岩纤维掺量对沥青路面混合料路用性能的影响。结果表明,随着玄武岩纤维掺量由0、0.1%、0.3%、0.5%依次增加,沥青路面混合料的车辙试验动稳定度、低温弯曲破坏应变和浸水马歇尔残留稳定度先提高后降低,常温弯曲破坏应变逐渐增大。掺加适量玄武岩纤维能有效改善预制可卷曲沥青混合料的路用性能。     

不同纤维增强水泥稳定碎石混合料路用性能与耐久性研究

研究了聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维对水泥稳定级配碎石混合料力学性能的影响,并确定各纤维的最佳掺量。基于干缩与温缩试验、冻融循环试验、动水冲刷试验、三分点弯曲疲劳试验,研究纤维对水泥稳定级配碎石混合料水稳定性和疲劳性能的增强作用,并采用SEM分析了增强机理。结果表明,掺加纤维能显著提高水泥稳定级配碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与弯拉强度,同时显著改善水泥稳定级配碎石混合料的温缩与干缩性能、抗冻性与抗冲刷性能,掺加纤维显著提高了水泥稳定级配碎石混合料的抗疲劳性能,降低了疲劳寿命对应力强度比的敏感性。     

不同纤维沥青混合料的路用性能研究

选择木质素、聚酯、玄武岩和聚丙烯腈4种不同的纤维,分别从高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损和抗疲劳方面研究纤维的种类和掺量对沥青混合料性能的影响,并与未掺加纤维的混合料进行对比。结果表明：4种纤维均能不同程度地改善沥青混合料的路用性能,根据动稳定度指标确定木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的最佳掺量分别为混合料质量的0.3%、0.2%、0.3%、0.3%;在几种纤维中,玄武岩纤维提高沥青混合料性能的幅度最大,建议采用掺量为0.3%的玄武岩纤维来提高沥青混合料的路用性能。     

复合改性沥青混合料组成及性能研究

选用车辙试验、单轴贯入试验及小梁弯拉疲劳试验,进行了重载长效路面复合改性沥青混合料组成及性能研究.车辙试验和单轴贯入试验结果表明,掺加抗车辙添加剂PR.S不仅能提高普通沥青混合料的高温性能,对于改性沥青混合料同样具有显著效果.PR.S掺量为0.4%和0.6%（质量分数,下同）的沥青混合料其高温性能差异并不显著,说明就经济性而言,PR.S掺量可以选择为0.4%.小梁弯拉疲劳试验结果表明,掺加纤维及PR.S均能有效提高改性沥青混合料的疲劳性能.研究得到的复合改性沥青混合料（SUP-19＋泰普克改性沥青＋0.4%PR.S）具有良好的高温性能和疲劳性能,能满足重载长效路面对沥青混合料组成的要求.     

玄武岩纤维沥青胶浆及混合料的低温性能关联性

采用拉伸试验和低温弯曲试验,研究了玄武岩纤维沥青胶浆(BFAM)及混合料的低温性能,并对两者的关联性进行了分析;同时对BFAM相态变化及混合料的微观结构进行了测试与表征,深入分析了玄武岩纤维对沥青胶浆及混合料低温性能的改善机理.结果表明:BFAM与混合料的低温性能有良好的相关性,-20℃下BFAM的拉伸断裂能与混合料的弯拉应变关联性最大;基于低温性能推荐玄武岩纤维的最佳掺量为0.4%;-20℃下最佳玄武岩纤维掺量BFAM的拉伸断裂能是普通沥青胶浆的4.6倍,-10、-20℃下玄武岩纤维沥青混合料弯拉应变比普通沥青混合料分别提高了19.0%、25.0%;BFAM具有良好的低温性能和热稳定性,其玻璃化转变温度比普通沥青胶浆低3.75℃,从高弹态到黏流态转化过程中吸热量增加0.1525J/g;普通沥青混合料内部连接较薄弱,玄武岩纤维增强了沥青混合料的整体性,同时玄武岩纤维能承受和传递应力,约束裂纹的扩展,进而改善混合料的抗裂性.     

盐冻融循环对沥青混合料低温性能的影响

采用低温弯曲试验,以最大弯拉应变比、弯曲劲度模量和应变能密度等指标分析了盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的衰变规律,研究了掺加纤维等添加剂后,在盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的改善效果.结果表明:沥青混合料经盐冻融循环后,其最大弯拉应变比、应变能密度显著减小,弯曲劲度模量增大;随着盐冻融循环次数的增加,各指标变化幅度逐渐减小;盐溶液质量分数越高、冻融温度越低,对沥青混合料的低温性能影响也越大;应变能密度与盐冻融循环次数呈指数函数变化;玄武岩纤维对盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的改善效果较好.     

BRA及BRA复配SBS改性温拌沥青混合料配合比设计与性能评价

为了合理确定温拌布墩岩沥青(BRA)混合料的最佳拌和压实温度,评价BRA及BRA复配SBS改性温拌沥青混合料的路用性能和水温耦合作用下的耐久性。对不同压实温度下的温拌和热拌BRA改性沥青混合料试件的空隙率进行对比分析,并通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及汉堡车辙试验研究了温拌BRA改性沥青混合料的路用性能。结果表明,采用"等空隙率法"确定温拌BRA改性沥青混合料拌和压实温度合理可行;随着BRA掺量增大,BRA和BRA复配SBS温拌改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性显著提高;在高温多雨地区推广应用BRA复配SBS温拌沥青混合料具有较好的技术优越性;实际工程中建议BRA的适宜掺量为20%。     

改性剂对高RAP掺量热再生混合料性能的影响研究

研究了木质素、聚酯纤维、硅藻土、干拌直投废轮胎胶粉4种改性剂对热再生混合料性能的影响。结果表明,掺加4种改性剂能明显提高热再生混合料的路用性能、水稳定性、抗松散性能与疲劳耐久性,对综合路用性能改善效果的排序为:干拌直投废轮胎胶粉聚酯纤维硅藻土木质素纤维,干拌直投废轮胎胶粉、聚酯纤维、硅藻土分别对热再生混合料的高温性能、低温性能、水稳定性改善效果最佳。     

硫酸钙晶须-聚酯纤维复合改性沥青混合料的路用性能

以路用性能试验为依据,对比研究不同掺量的硫酸钙晶须和聚酯纤维在沥青混合料中的作用效果。结果表明硫酸钙晶须-聚酯纤维复合改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温性能均较未改性沥青混合料有较大的改善,在兼顾高温性能和低温性能的原则下,硫酸钙晶须的最佳掺量为2‰～2.5‰,聚酯纤维的最佳掺量为2‰～3‰。     

抗车辙剂与玄武岩纤维复合改性沥青混合料及性能研究

将玄武岩纤维与抗车辙剂RA进行复配,对沥青混合料进行改性。分析了抗车辙剂和玄武岩纤维掺量对复合改性沥青混合料高低温性能、水稳定性和抗疲劳性能的影响,并与5%SBS改性沥青混合料进行对比。结果表明,掺加抗车辙剂RA能显著改善沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,掺加玄武岩纤维能大幅度提高抗车辙剂RA改性沥青混合料的低温抗裂性能和抗疲劳耐久性能。推荐采用0.4%RA与0.35%玄武岩纤维复配方案,该复合改性沥青混合料的力学性能、路用性能与抗疲劳耐久性能优于5%SBS改性沥青混合料。     

BRA改性沥青室内性能评价研究

基于布敦岩沥青(BRA)的改性机理及改性沥青生产工艺,制备了不同掺量的BRA改性沥青。通过室内试验评价BRA改性沥青的路用性能,并与基质沥青及SBS改性沥青进行对比。试验结果表明:BRA的掺加提升了沥青的高温性能、抗车辙变形能力、温度敏感性以及耐久性能;但是降低了沥青的延度,建议采用沥青混合料试验评价BRA改性沥青的低温性能。综合考虑BRA改性沥青的各项路用性能指标,推荐BRA的最佳掺量为20%~30%。     

高模量再生沥青混合料性能研究

为了研究热再生高模量沥青混合料的路用性能,通过将普通沥青和不同掺量的布墩岩沥青(BRA)配制成改性沥青,分析了BRA掺量对改性沥青性能的影响规律,并以改性沥青混合料的动态模量为指标确定了BRA的合理掺量。通过测试不同旧料掺量下的再生混合料的动态模量、高温稳定性、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能,提出热再生高模量沥青混合料的旧料合理掺量。结果表明:随着BRA掺量的提高,改性沥青的高温稳定性有所提升,BRA的合理掺量为40%。旧料掺量的提升对于再生混合料的模量提高影响不大;旧料掺量的提升有益于改善再生混合料的抗车辙性,但会影响其低温稳定性;在旧料掺量小于60%时,对高模量再生混合料水稳定性影响不大;旧料掺量过高不利于高模量再生混合料的疲劳性能。     

掺TPS添加剂排水性沥青混合料的低温性能研究

对掺Tafpack Super(TPS)高黏度沥青添加剂排水性沥青混合料的低温脆化温度点,弯拉强度-应变包络图和三点弯曲蠕变速率进行了测试,同时与SBS改性沥青排水混合料的低温性能对比.结果表明,TPS对排水性沥青混合料的脆化点温度影响较小,但随着TPS掺量的增加,混合料在低温脆化点的抗弯拉强度显著增强;TPS能显著提高排水性沥青混合料的低温抗裂性能.随着TPS掺量的增加,0℃时三点弯曲蠕变速率有所增加.综合分析表明,掺加TPS高黏度沥青添加剂排水性沥青混合料的低温性能可以得到一定改善,但SBS改性沥青混合料仍具有最佳的低温抗裂性能.     

BTA混合料抗疲劳性能的试验研究

在BTA混合料中分别掺量0.15%、0.3%、0.45%的木质素纤维,以提高混合料的抗疲劳性能。通过四点弯曲疲劳试验方法,分析了木质素纤维对BTA混合料疲劳性能的改善效果,提出以木质素纤维改善BTA混合料的疲劳方程并确定了木质素纤维的最佳用量。     

硅藻土/玄武岩纤维复合改性沥青与沥青混合料性能研究

针对我国南方湿热高温多雨对重载沥青路面高温稳定性、水稳定性和抗疲劳耐久性能的要求,同时兼顾沥青混合料的低温抗裂性能需求,选用硅藻土和玄武岩纤维对沥青混合料进行复合改性,研究了复合改性沥青胶浆的抗剪切性能和高低温流变特性及其混合料的高低温性能和水温稳定性。结果表明:掺加硅藻土与玄武岩纤维能显著改善沥青的高温抗变形能力,有效提高沥青的低温延展性与应力松弛性能;硅藻土与玄武岩纤维复合改性沥青混合料的低温性能、水稳定性优于5%SBS沥青混合料。     

特立尼达湖沥青与木质素纤维复合改性热再生混合料性能研究

将特立尼达湖沥青(TLA)与木质素纤维进行复配,通过马歇尔试验、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温弯曲应变、梯形悬臂梁疲劳试验和浸水APA试验评价特立尼达湖沥青(TLA)与木质素纤维复合改性热再生混合料的路用性能和耐久性。结果表明,掺加TLA与木质素纤维可实现二者对热再生混合料高温性能改善效果的非线性叠加作用;掺加6%木质素纤维与10%～30%TLA复合改性剂时,热再生混合料的浸水马歇尔残留稳定度与冻融劈裂强度比均大于90%;TLA与木质素纤维复合改性热再生混合料的劲度模量和悬臂梁疲劳寿命满足高模量沥青混合料技术要求,增大TLA掺量能显著改善高温、浸水使用环境下热再生混合料的耐久性。