乳化沥青冷再生混合料性能优化及机理研究

为提升华南湿热地区乳化沥青冷再生混合料的路用性能,研究了乳化沥青用量、水泥掺量及铣刨料(RAP)掺量对冷再生混合料高温性能、水稳性能及疲劳性能的影响规律.通过多指标加权分析,对冷再生混合料进行了性能优化及影响因素优选,并借助扫描电镜(SEM)揭示了水泥-乳化沥青胶浆的抗裂增强机理.结果表明:乳化沥青用量和水泥掺量对冷再生混合料高温性能的影响最为显著,RAP掺量对其水稳性能的影响最大,不同应力比下冷再生混合料疲劳性能受各因素影响的显著性存在差异;当乳化沥青用量(质量分数,下同)为3.5%,水泥掺量为2.0%,RAP掺量为80%时,冷再生混合料的综合性能最佳;水泥-乳化沥青胶浆能改善冷再生混合料微观界面变形协调性,使其更好地传递和分散应力,减缓裂缝发育速率,抗裂效果显著.     

玄武岩纤维沥青胶浆性能试验研究

通过改变玄武岩纤维规格与掺量,研究了玄武岩纤维沥青胶浆抗剪性能、抗裂性能及高温流变性能的变化规律,并借助扫描电镜(SEM)对其微观机理进行了分析.结果表明:玄武岩纤维的掺加大幅提高了沥青胶浆的极限拉力(最高约为原沥青胶浆的4.5倍);高温流变性能显著提高,PG分级由PG70提升至PG76;在玄武岩纤维端部,沥青呈突起状,有利于纤维相互桥接形成网状结构,使其应力分散,从而提高了沥青混合料的稳定性.     

氢氧化铝/有机改性蒙脱土复合改性沥青性能研究

采用氢氧化铝(ATH)和两种有机改性蒙脱土(OMMT-C、OMMT-F)对沥青进行阻燃抑烟改性,旨在提高隧道沥青路面的阻燃抑烟性能。通过测试三大指标来评价ATH/OMMT复合改性沥青的常规性能,测试极限氧指数(LOI)与烟密度(SDR)来评价其阻燃抑烟性能,利用动态剪切流变(DSR)试验研究其流变性能。基于综合指数法优选出ATH/OMMT复合改性沥青的最佳复掺配比,通过热重(TG)试验分析了ATH/OMMT复合改性沥青的热解燃烧特性并建立了阻燃性能预测模型。研究结果表明,ATH/OMMT复合阻燃剂提高了沥青的稠度与软化点,降低了沥青的低温性能。当ATH掺量为10%(质量分数),OMMT-C掺量为3%(质量分数)时,复合改性沥青的综合性能最优,其极限氧指数大于23%,符合路用阻燃沥青的标准,同时烟密度相对基质沥青降低了33.9%,初始分解温度较基质沥青提高了3~6 ℃,分解残余量提高率最高可达61.3%。ATH/OMMT-C复合阻燃剂通过阻隔热交换通道提高了沥青的阻燃抑烟性能,通过增加沥青的弹性成分提高了沥青的复数模量与车辙因子,以及高温抗变形能力。     

基于反射裂缝防治的玄武岩经编纤维布阻裂性能研究

针对沥青路面面层出现的轻度反射裂缝问题,为增强防治措施,本文对玄武岩经编纤维布阻裂性能进行了试验研究。通过冲击韧性试验与动态疲劳试验研究了玄武岩经编纤维布和对照土工合成材料(玻纤格栅、聚酯玻纤布)的防反性能,最后对沥青混合料加铺不同土工合成材料后的抗冲击性能与抗疲劳性能进行了相关性分析。研究结果表明:加铺玄武岩经编纤维布,沥青混合料的冲击韧性可提升70%以上;玄武岩经编纤维布在防治裂缝产生与延缓裂缝扩展方面均表现出了优于玻纤格栅和聚酯玻纤布的能力,在沥青混合料中铺设玄武岩经编纤维布可获得最好的疲劳抗裂性能。铺设土工合成材料后,混合料的冲击韧性与其疲劳寿命相关性较好,采用冲击韧性预估沥青混合料加铺土工合成材料后的抗疲劳性能具有可行性。     

沥青路面水性丙烯酸热反射涂层优化设计与路用性能

为降低沥青路面温度,缓解城市热岛效应,选用水性丙烯酸乳液作为基料,通过正交试验确定涂料最佳质量配合比,制备一种新型环保水性丙烯酸热反射涂层。利用室内降温装置测试涂刷量和温度对降温效果的影响,分析降温效果的相关性,并评价涂层的抗滑性能与粘附性能。结果表明,涂料最佳质量配合比为:水性丙烯酸乳液固含量为47%,金红石型钛白粉掺量为14%,石英粉掺量为7%,空心玻璃微珠掺量为3%(以上均为质量分数)。降温效果在一定范围随涂刷量的增大而增大,但到达一定程度后降温效果趋于平稳,推荐涂料最佳用量为1.0 kg/m²。涂层降温效果随温度的升高而增大,室内外降温效果的相关性极强。随着涂刷量的增大,抗滑性能不断降低,添加防滑颗粒能有效提高抗滑性能,且对降温效果几乎没有影响。粘附性能随涂刷量的增大而增大,试件打磨后粘附性能更强。     

水泥路面路表动水压力现场测试及计算研究

针对行车荷载-动水耦合作用下水泥路面耐久性劣化及表面功能损伤等问题,为了实测水泥路面路表动水压力值,分析其在不同荷载及车速下的响应状态.通过现场钻孔埋置专门设计的压阻式传感器,测量小轿车和大卡车作用下的水泥路面路表动水压力值与车速的关系曲线,提出基于6 mm水膜厚度和不同荷载作用下的路表动水压力计算模型:P=0.000058V2-0.0041V+0.1124和P=0.0001V2-0.0061V+0.113,并进行了计算分析.研究结果表明:水泥路面路表动水压力随着车速的增大而增大,并和车速的平方成正比例关系,120 km/h的小轿车产生的路表动水压力峰值为0.49 MPa,80 km/h的大卡车产生的路表动水压力峰值为0.52 MPa;随着车轮的驶过,动水压力会先增大后急速减小直到出现一个瞬时的泵吸压力,其值约为正压力峰值的1/3～1/5,两者交互作用造成路面表面功能损伤;当车速达到60 km/h后,胎压对动水压力具有显著性影响,表明高速行驶的重载车形成的动水压力对水泥路面表面造成的损伤劣化最为严重.     

建筑垃圾复合粉体材料对小型混凝土构件收缩性能和微观结构的影响

针对我国建筑垃圾堆积如山,再生利用率较低的现状,将建筑垃圾磨细砖粉与矿粉、粉煤灰和激发剂复合形成建筑垃圾复合粉体材料(以下简称CWCPM),从宏观和微观两方面研究了CWCPM对小型混凝土强度和收缩性能的影响.结果表明:掺CWCPM的混凝土具有较好的强度效应和收缩性能;当替代量小于30％时,混凝土早期强度有小幅度降低,而后期强度高于基准试样;60d龄期时,CWCPM的掺入提高了混凝土的收缩性能,随其掺量的增加收缩系数先减小后增大.DSC-TG、压汞试验结果表明:孔隙率并不是影响混凝土性能的决定性因素,混凝土各项性能与其内部孔径分布有密不可分的关系;CWCPM良好的填充效应和火山灰效应改善了水泥水化产物组成和内部孔结构,提高了混凝土密实度.     

基于黏弹性原理的低标号沥青低温应力分析

通过小梁低温弯曲试验(BBR)得到了沥青的低温黏弹性特征参数,采用广义Maxwell模型构建了低标号沥青黏弹性本构模型,并应用此模型计算了不同降温速率和温度下50#沥青的低温应力,并与70#,90#沥青和SBS改性沥青进行了对比.结果表明:在相同降温速率下,SBS改性沥青的温度应力最小,50#沥青的温度应力最大,表明低标号沥青容易发生低温开裂;降温速率对沥青的温度应力有显著影响,降温速率越大,沥青的应力越大;在实际工程中使用低标号沥青必须考虑环境温度的影响,应通过低温应力的计算来确定路面结构的可行性.     

基于灰靶决策理论的钢渣沥青混合料路用性能评价

为研究钢渣沥青混合料路用性能,通过采用钢渣替代部分天然粗集料的方式制备钢渣沥青混合料,对钢渣沥青混合料的高温、低温以及水稳定性能进行研究,并基于室内加速磨耗试验,系统分析钢渣沥青混合料的长期抗滑性能.结果表明,钢渣替代部分辉绿岩粗集料可显著改善沥青混合料的各项路用性能;钢渣掺量为50％时,钢渣沥青混合料高温性能达到最优;经低温弯曲试验表明,钢渣沥青混合料的低温性能明显优于普通辉绿岩沥青混合料;且钢渣的掺入可显著提升沥青混合料的水稳定性与长期抗滑性能;基于灰靶决策模型,最终确定钢渣沥青混合料中钢渣的最优掺量为50％.     

钢渣沥青混合料疲劳性能及改善机理

采用钢渣替代部分粗集料,制备了4种钢渣掺量的沥青混合料,并对其进行不同应变水平下的四点弯曲疲劳试验,分析钢渣掺量和应变水平对混合料疲劳性能的影响,以揭示疲劳性能改善机理.结果表明:随着钢渣掺量的增加,沥青混合料疲劳寿命呈先增加后降低的趋势,峰值出现在钢渣掺量为30%(质量分数)时;钢渣沥青混合料初始劲度模量和疲劳寿命均随着应变水平的增大而降低;疲劳损伤演化过程可分为失稳、平衡、失效3个发展阶段,疲劳失效劲度模量衰减比S_r/S_(50)小于50%,并随着应变水平的增大而逐渐减小;疲劳裂纹扩展主要发生在矿料-沥青界面处,且受应变水平影响较大;钢渣的化学性质和表面构造在改善界面相结构方面起到了交互黏附和嵌入锚固作用,用钢渣作为粗集料可显著提升沥青混合料的疲劳性能.