电气石负离子粉改性沥青的制备及性能研究

电气石负离子粉作为一种新型无机沥青改性剂,不仅能有效提高沥青的高低温性能,且具有安全无毒、价格低廉等优势。采用3种表面改性剂对电气石负离子粉进行表面改性以提高其与沥青的相容性与分散性,并制备了电气石负离子粉改性沥青。采用SHRP计划中DSR及BBR试验评价了改性沥青的高低温性能。结果表明,硬脂酸钠对电气石负离子粉的表面有机化效果最好,最佳用量为电气石负离子粉质量的6%,其活化指数达到86%。当改性电气石负离子粉掺量为沥青质量的16%时,高温稳定性可比原沥青提高24%,低温抗裂性可提高19%。     

沥青稳定再生集料的试验研究

采用钠水玻璃、有机硅树脂和硅烷偶联剂强化再生集料(RA),测试未强化和强化再生集料的压碎值、磨耗值、吸水率和黏附性,优选强化剂;采用扫描电镜观察未强化和强化再生集料的表面微观形貌,探讨强化剂强化再生集料的机理;采用再生粗集料和天然细集料配制沥青稳定再生集料(ATRA),然后进行车辙试验、低温弯曲试验和水稳定性试验,测定沥青稳定再生集料的路用性能.结果表明:再生集料存在孔隙和微裂缝,致使其压碎值、磨耗值和吸水率较高,黏附性较低;有机硅树脂对再生集料综合性能强化效果优于硅烷偶联剂和钠水玻璃;有机硅树脂强化后再生集料的大部分孔隙被有效封堵,微裂缝得到一定程度上的修复,再生集料的抗压碎性能和黏附性提高,吸水性降低;当采用未强化再生粗集料时,沥青稳定再生集料的平均弯曲应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比均不满足JTG F40—2004规范要求;当采用2%(质量分数)有机硅树脂强化再生粗集料时,沥青稳定再生集料的路用性能大幅提高,能满足JTG F40—2004规范的相关要求.     

振动法水泥稳定砾石的力学疲劳特性与强度标准

为确保振动法水泥稳定砾石(VTM-CSG)基层在交通荷载反复作用下不出现疲劳破坏,研究了VTM-CSG的疲劳特性与不同龄期的力学强度(无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量);基于路面荷载响应、VTM-CSG的力学与疲劳特性,结合Miner疲劳累积损伤理论,提出了抗疲劳开裂的VTM-CSG强度标准.结果表明:VTM-CSG力学强度随水泥剂量的增加呈线性增加、随养生龄期的延长呈非线性增长,采用骨架密实级配可提高VTM-CSG的力学强度;所建立的VTMCSG强度增长方程可较为精确地表征其强度增长特性;当试验条件受限时,可利用所建立的力学指标间的关系模型来预估其他力学强度.通过回归分析建立的VTM-CSG疲劳方程表明,在高应力水平下骨架密实级配VTM-CSG的疲劳性能优于悬浮密实级配VTM-CSG;提出了控制疲劳开裂的VTM-CSG的7d无侧限抗压强度标准与7d劈裂强度标准,该标准与路面结构、VTM-CSG的材料属性以及使用寿命相关联,实现了结构与材料一体化控制VTM-CSG基层开裂的目的.     

层间接触条件对沥青路面高温性能的影响研究

应用BISAR软件计算了不同层间接触条件下的沥青面层剪应力,通过直剪试验测定了洒布不同粘层材料的复合马歇尔试件的抗剪强度,并采用车辙试验测定复合式车辙板的DS和总变形量.研究结果表明:完全光滑的层间接触条件大幅提高了沥青面层的最大剪应力,加速沥青面层发生剪切破坏而出现车辙;粘层提高了层间抗剪强度,不同的粘层材料对层间接触条件的改善效果不同;高抗剪强度的层间接触能提高复合式车辙板的高温性能.     

热阻沥青混合料薄层罩面阻热性能研究

为了研究热阻沥青混合料薄层罩面的阻热作用,以低导热系数的陶粒替换普通石料设计SMA10热阻薄层罩面,采集混合料不同层位的温度,分析热阻薄层罩面对沥青混合料内部温度的影响,并从传热学角度对热阻薄层罩面的作用机理进行分析。研究结果表明:陶粒热阻罩面层可显著降低路面内部温度,陶粒掺量为0%、20%、40%、70%时,沥青混合料2cm层位处最大降温幅度分别为:2.7℃、7.5℃、8.4℃、21.6℃;8cm层位处最大降温幅度分别为:8.3℃、14.2℃、17.4℃、25.8℃。在密闭环境中,陶粒掺量过多在降低结构层内部温度的同时会引起表面层温度升高。因此,为了取得更好的降温效果,文中推荐热阻材料掺量为40%左右的薄层罩面。     

水泥稳定再生集料的性能及其影响因素研究

将再生集料(RCA)按0%,30%,60%和100%的掺量(质量分数,下同)替代天然碎石,设计了4种水泥稳定再生集料(CSRCA);用掺量为5%的水泥拌和后,成型了CSRCA试件.测试了CSRCA试件的击实特性、无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩性能、抗冲刷性能和抗冻性能,以研究CSRCA的路用性能变化规律及其影响因素.结果表明,RCA存在孔隙与微裂缝,强度低、吸水率大,导致CSRCA试件的最大干密度随RCA掺量的增加而降低,最佳含水量则逐渐增大;CSRCA试件的7,28d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随RCA掺量的增加而增大,90d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随RCA掺量的增加而降低;当水泥掺量为5%时,任意RCA掺量的CSRCA试件无侧限抗压强度均满足高等级公路基层的使用要求.CSRCA试件的7,28和90d劈裂强度随着RCA掺量的增加而增大.CSRCA试件的干缩性能、抗冲刷性能和抗冻性能均随着RCA掺量的增加而降低.RCA存在一定的未水化水泥颗粒和活性物质,能发生水化和火山灰反应,对CSRCA试件的早期强度有改善作用.     

基于路用性能的厂拌热再生工艺研究

主要在室内模拟了再生沥青混合料的施工工艺。对再生混合料的拌合时间、旧料的预热温度以及再生剂的添加方式对再生沥青混合料的路用性能的影响进行了试验研究,并得到了最佳的再生工艺,这对指导工程实践有着很重要的意义。     

SBS改性沥青的老化方程及应用

建立起SBS改性沥青的非线性微分老化方程,应用微分方程探索SBS改性沥青的老化规律,并计算任意时刻的沥青老化量和老化速率;测定SBS改性沥青在不同RTFOT老化时间下的针入度、5℃延度、软化点、135℃粘度指标,得出各指标的老化参数及老化方程,通过分析实验值与老化方程计算值间的相关性,验证非线性老化方程的可靠性;对老化方程的潜在应用方向进行了初探。研究结果表明:非线性老化方程能精确地预测SBS改性沥青的针入度、软化点、粘度、延度的老化规律,能计算任意时刻各指标的老化量及老化速率;老化速率方程计算显示,沥青的老化速率在开始时刻最大,后期随老化时间的延长而逐渐变小,与老化的实际情况吻合;沥青老化方程可用于沥青抗老化性能评价、耐久性评价、沥青路面开裂预测、沥青路面再生决策。     

设同步碎石下封层的基面间剪切强度影响因素分析

旨在考察设同步碎石下封层的基面间剪切强度的影响因素及影响规律,变化沥青种类和用量、碎石粒径和撒布率成型复合试件,采用直剪仪测试不同温度及试验荷载下的剪切强度。研究结果表明:层间剪切强度随沥青用量呈先增加后减小的变化趋势,峰值处为最佳沥青用量;在碎石粒径与撒布率相同的情况下,不同种类沥青的最佳沥青用量及最大抗剪强度有差异,抗剪强度最大的为SBS改性沥青,抗剪强度最小的为基质沥青;碎石撒布率对层间剪切强度有明显的影响,5~10mm、10~15mm碎石的最佳撒布率为60%和30%;碎石粒径对剪切强度和沥青用量有重大影响,推荐5~10mm粒径的碎石作为同步碎石下封层的最佳粒径;随着试验温度升高,层间剪切强度降低;随着试验试件上正压力的加大,层间剪切强度增强,试验结果偏离实际情况,因此推荐合理试验温度为60℃、试验时试件上正压力为0MPa。     

高性能沥青混合料目标配合比设计

从原材料的选择、设计标准的选择、级配的确定、最佳沥青用量的确定以及沥青混合料性能的评价,详细论述了高性能沥青混合料目标配合比的设计方法,指出高性能沥青混合料目标配合比设计在很多性能上优于传统的AC混合料,值得借鉴和推广。