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。     

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。     

静水作用下沥青混合料强度衰减规律

将现场取芯的沥青混合料试件真空饱水后长期放置于静水中,定期测定试件的吸水率,采用劈裂试验和冻融劈裂试验测定试件的劈裂强度和TSR,采用60℃劈裂试验及无侧限抗压强度试验测定粘结力和内摩擦角,运用两种拟合方法对沥青混合料粘结力和内摩擦角变化趋势进行拟合。结果表明,沥青混合料试件初期阶段吸水率迅速增加,后期水分进入微空隙,吸水率增加缓慢;长期静水作用下沥青混合料的劈裂强度和冻融劈裂强度比均下降,前6个月下降速率较大,后期逐渐变慢,前期的下降速率是后期的3~4倍。在长达12个月的静水作用下,沥青混合料粘结力下降0.08 MPa,呈线性变化;内摩擦角下降10.3°,呈二次抛物线变化。     

凝灰岩隧道洞渣集料技术评价及其在沥青混合料中的应用

为推广凝灰岩隧道洞渣的应用,该文采用室内试验和实体工程验证相结合的手段和方法,探究了凝灰岩隧道洞渣在沥青混合料中的适用性,分析了凝灰岩隧道洞渣生产质量控制方法,研究了凝灰岩隧道洞渣沥青混合料的路用性能。结果表明：凝灰岩隧道洞渣可用作沥青路面中下面层粗集料;采用颚式破碎机+圆锥式破碎机+反击式破碎机+立轴冲击式破碎机的四级破碎工艺,成品集料能获得较好的颗粒形状;采用预置筛网和引风式除尘相结合的多步骤降尘工艺,可有效去除碎石中的粉尘;配置的AC-20C的动稳定度、残留稳定度和冻融劈裂残留强度比分别为8465次/mm、91.3%和88.2%,路用性能良好。研究成果可为山区高速公路隧道洞渣在沥青混合料中的推广利用提供技术支撑与工程参考。     

微波加热集料的传热特性及其影响因素

集料是微波加热沥青混合料自愈合的重要介质材料。本工作通过矢量网络分析试验、工业箱式微波炉微波加热试验及XRD、XRF分析，研究了石灰岩、玄武岩和钢渣三种集料的电磁参数、微波加热过程的加热响应以及集料粒径、钢渣掺量、化学成分和物相组成对集料传热性能的影响，并分析了集料与沥青混合料微波加热传热性能的关联性。结果表明，钢渣的电磁参数明显高于石灰岩和玄武岩，表明其电磁波吸收效果较好。相比石灰岩和玄武岩，钢渣因三氧化二铁含量较高，其微波加热传热性能更好。粒径、钢渣掺量和水分是影响集料微波加热传热性能的主要因素。随着粒径和钢渣掺量的增大，集料的传热性能呈增大趋势。相比干燥集料，含水率为0.3%～1.0%的集料微波加热升温速率均有所下降，降低幅度介于40%～50%。构建了不同含水率、钢渣掺量的集料微波加热表面温度与加热时间的线性关系方程，相关性系数R²均大于0.90,拟合效果良好。XRD和XRF分析表明，相比石灰岩和玄武岩，钢渣的活性金属化合物含量最高，微波加热的敏感性较好。微波加热试验表明，微波吸收能力由大到小依次为钢渣、钢渣沥青混合料、普通沥青混合料。钢渣微波加热传热性能优...     

集料骨架特性的分形分析和细观模型评价

为了研究组成沥青混合料的集料骨架特性,利用分形理论计算了集料级配分形维数,基于离散元方法从细观角度描述了集料颗粒间的接触状态,追踪了颗粒间的接触力和分布,并以车辙试验验证了5种沥青混合料的集料骨架抗变形能力。结果表明:对于相同最大公称粒径的沥青混合料,SMA-20的分形维数、接触力、动稳定度比AC-20分别增大2.93%、43.10%、9.28%,SMA-16的分形维数、接触力、动稳定度比AC-16分别增大3.03%、19.25%、25.64%,AC-16的分形维数和动稳定度比OGFC-16分别增大3.40%、4.88%,但SMA-16的接触力小于OGFC-16;分形维数、接触力和动稳定度越大,集料骨架越稳定,抗变形能力越强。     

粗集料棱角性对OGFC多孔沥青混合料性能的影响

采用洛杉矶磨耗机对粗集料进行不同程度磨耗后,按照OGFC-10、OGFC-13和OGFC-16等3种级配制备了12种OGFC沥青混合料。在室内借助集料图像测量系统得到了不同OGFC沥青混合料的粗集料棱角性综合值Ic,并测试了各沥青混合料的相关路用性能。结果表明,当集料级配相同时,粗集料棱角性下降会造成OGFC沥青混合料马歇尔稳定度、动稳定度、空隙率和抗滑性能均有明显下降,但对渗水性能影响不大。当集料级配不同时,3种OGFC沥青混合料中,随着粗集料棱角性综合值Ic的下降,OGFC-16的马歇尔稳定度、动稳定度和抗滑性能下降最明显,OGFC-10的空隙率下降最明显。     

粗集料压碎后沥青混合料性能的评价

沥青路面施工过程中,粗集料压碎后沥青混合料的性能发生了重大改变,严重影响了沥青混合料性能和使用品质。提出了粗集料压碎后沥青混合料性能的测试方法;通过试验测试了粗集料被压碎前、后沥青混合料高温抗变形性能和水稳定性的差异性。研究结论为沥青路面施工质量的控制提供了有力的依据。     

钢渣沥青混凝土技术及其应用研究进展

钢渣常被当成工业废弃物处置,但其碱性强、棱角丰富,兼具有优异的力学特性,可以改善沥青混凝土的抗水损害、抗高温变形以及耐磨和抗滑等性能,被认为是可替代天然矿质集料的理想筑路材料。近年来道路建设对集料用量的高需求与天然集料短缺之间的矛盾越来越突出,钢渣沥青混凝土技术因而成为备受关注的热点。概述了钢渣的材料特性以及钢渣沥青混凝土的设计与性能,介绍了钢渣沥青混凝土的实际应用情况,研究了钢渣沥青混凝土长期应用后的路面性能变化,最后对钢渣沥青混凝土未来的发展趋势进行了展望。     

水泥对泡沫沥青冷再生混合料强度影响机理

采用扫描电镜对掺加水泥前后回收沥青路面材料(RAP)、新集料、泡沫沥青胶浆微观形貌的分布特征等进行对比研究,进而采用工业CT的无损检测技术定量揭示了水泥对泡沫沥青冷再生混合料马歇尔试件内部孔隙特征的影响。研究结果表明,泡沫沥青冷再生混合料中水泥水化产物显著改善了集料表面的棱角性,从而增加了沥青与集料的粘附性;水泥水化物与沥青形成的胶浆复合物所构成的空间立体网格结构在混合料中起到"加筋"、填充作用,且显著增强了泡沫沥青胶浆的整体稳定性,从而提高了混合料的强度;水泥水化产物起到次级结合料的同时,还改变了混合料内部孔隙分布特征,增加了微孔隙数量,降低了内部孔隙的平均孔径,从而提高了混合料的水稳定性。     

透水沥青混合料的热物特性与热阻功能

为研究透水沥青混合料的热物性,基于热力学理论计算比较了透水沥青混合料和密级配沥青混合料的热导率、比热容、热扩散率等指标,并对透水沥青混合料的热物性指标与空隙率、含水率的关系展开分析;通过设计室内光照试验,测得相同的传热条件下两种材料表面和底部的温度变化。理论计算结果表明同密级配沥青混合料相比,透水沥青混合料的热导率降低约20%,热扩散率降低约10%;室内温度测试结果显示,透水沥青混合料试件表面较密级配沥青混合料试件温度低2～2.5℃,底部温度低3～3.5℃,说明透水沥青混合料具有热阻功能,对气温荷载变化的抵抗能力较强,验证了理论计算结果。     

基于VIC-3D技术的沥青混合料界面力学特性实验研究

为研究沥青混合料开裂及裂缝发展规律,通过SBS改性沥青混合料半圆试件三点弯曲实验,基于数字图像相关技术,利用VIC-3D(video image correlate,3D)采集系统对试件从加载到破坏全过程进行图像采集,并利用VIC-3D软件计算得到试件在受弯拉过程中三维位移场、应变场的变化及变化速率,分析并得出裂缝出现及发展规律;利用扫描电子显微镜对开裂试件断口进行观察,结合位移场、应变场及其变化速率揭示了试件开裂及裂缝发展的机理。结果表明,利用水平方向应变随时间变化规律可探究裂缝的发展轨迹;沥青混合料的开裂和裂缝发展沿沥青砂浆与粗集料的界面区发生,且趋向于表面情况相对差的集料的界面区;裂缝发展速率与界面区的厚度有关,可根据界面区厚度的代表值预测裂缝发展速率。     

基于大样本的沥青与粗集料原料对混合料水稳定性的影响分析

沥青与粗集料的种类与质量是决定沥青路面质量的关键因素,为定量表征不同沥青型号、生产厂家、粗集料性质等对沥青混合料水稳定性的影响,分析相同种类、不同产地沥青混合料水稳定性差异的显著性水平。本研究基于大样本的沥青混合料生产配合比数据库,采用大数据分析方法,定量研究沥青与集料各参数差异对混合料水稳定性的影响程度。首先通过秩和检验法分析了不同沥青与粗集料种类组合之间水稳定性指标的差异性,然后通过广义因素方差分析法研究了不同厂家相同型号沥青混合料水稳定性的差异水平。研究表明,对于各种混合料的水稳定性:玄武岩与石灰岩性能相当;改性沥青优于普通沥青;标准沥青混合料(SUP)优于基质沥青(AC);公称粒径越小水稳定性越好;沥青生产厂家对沥青混合料的水稳定性影响不显著。基于大样本的分析方法适用于沥青混合料水稳定性分析,沥青标号、最大公称粒径及级配对混合料的浸水残留稳定比(MS0)的影响显著性高于对其冻融劈裂强度比(TSR)的影响显著性。     

泡沫沥青冷再生技术在城市道路中的应用

泡沫沥青冷再生是将一定的常温水注入热沥青,使其发生膨胀,形成大最的沥青泡沫。并在很短的时间内让沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫化为数以万计的“小颗粒”,散布于细集料的表面,形成黏有大量沥青的细料填缝料。经过拌和压实,这些细料能填充粗料之间的空隙,并形成类似砂浆的作用,使混合料达到稳定。     

硅烷偶联剂对集料表面改性的制备及性能表征

利用硅烷偶联剂对集料进行表面改性,使其与集料发生水解和固化反应。基于表面能理论、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等微观分析手段对改性前后的集料进行表征,通过直接拉伸、水煮法、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验等宏观手段对改性前后的集料性能进行验证。结果表明硅烷偶联剂表面改性后的集料接触角减小,由原来的亲水性变为亲油性;红外光谱(FTIR)发现硅烷偶联剂与集料之间产生了Si—O—C、Si—O—Si共价键和氢键;扫描电镜(SEM)观测到集料表面形成了一层聚硅氧烷偶联层薄膜,表明集料表面已引入了硅烷偶联剂中的亲油基团;浸水前后表面改性的集料比原集料抗拉强度损失率下降了42.2%;集料与沥青之间的粘附性等级可达到5级,沥青混合料残留稳定度提升11.54%,冻融劈裂强度比提升39.26%。说明了硅烷偶联剂成功对集料进行表面改性,并改善了集料的表面性能。     

公路养护超薄罩面混合料配置及性能测试

该文以温拌剂、改性沥青、乳化沥青、粗集料、细集料、矿粉、聚酯纤维等为原料,配置公路养护用的超薄罩面的混合料。进一步以粗集料空隙率、超薄罩面混合料目标空隙率为约束条件,确定粗集料、细集料、矿粉、沥青等成份之间的配比关系。试验中,确定粗集料连续配比方式为该文混合料的配比方式,并通过混合料空隙率、混合料、矿料间隙率、混合料稳定度3组参数的变化曲线,确定油石百分比为5.5%的沥青为该文混合料制备中选用的沥青。     

钢渣超微粉/橡胶复合材料的性能及补强-阻燃机制

以磁选热闷渣、未磁选热闷渣、电炉渣和风淬渣作为研究对象,以乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇制备钢渣助磨剂,钢渣助磨剂与钢渣进行复合获得钢渣超微粉。将钢渣超微粉与炭黑N220、促进剂、硫磺、 ZnO、硬脂酸、天然橡胶进行复合,制备钢渣超微粉/橡胶复合材料。研究钢渣种类和钢渣助磨剂用量对钢渣超微粉/橡胶复合材料力学性能和阻燃性能的影响。利用XRF、 XRD、 LPSA和FTIR对化学成分、矿物组成、粒度分布和组成结构进行测试。结果表明,以电炉渣制备的钢渣超微粉/橡胶复合材料的力学性能最佳,以磁选热闷渣或未磁选热闷渣制备的钢渣超微粉/橡胶复合材料的阻燃性能最佳。钢渣助磨剂可以减小钢渣超微粉的粒度尺寸,改善钢渣超微粉的粒度分布均匀程度。随着钢渣助磨剂用量的增加,钢渣超微粉的粒度分布均匀程度改善,钢渣超微粉/橡胶复合材料的力学性能提高,阻燃性能降低。     

基于细观力学的沥青混合料动态模量预测

为了建立能够表征组分材料性能及细观结构特征的沥青混合料动态模量预测模型, 根据复合材料细观力学理论, 将沥青混合料视为由沥青胶浆包裹的集料颗粒嵌入于有效沥青混合料介质中的复合材料, 考虑集料尺寸、级配组成和空隙的影响, 建立了沥青混合料动态模量三相细观力学预测模型。结合组分材料性能研究, 应用该预测模型求解得到了动态模量, 其与试验值比较结果表明, 预测值较试验值小, 产生此差异的原因可归结为模型的适用条件与真实细观结构的差别;据此对预测模型进行了修正, 提出了考虑沥青膜厚度的动态模量细观力学分析方法;鉴于集料与沥青胶浆之间的力学特性差异, 简化了预测模型求解参数, 给出了参数值的范围。     

基于DIC技术的沥青混合料断裂特性实验研究

开裂是钢桥面铺装层的主要破坏形式。为研究钢桥面沥青混合料断裂特性及裂纹扩展规律,通过小梁三点弯曲实验,应用数字图像相关方法(DIC)图像采集系统采集试件从加载到破坏的全过程图像。利用非接触式全场应变测量系统(VIC-2D)计算试件在加载过程中的位移场和应变场,并分析出裂缝萌生、发展的规律。结果表明:沥青混合料从相对较弱的胶浆区或胶浆-粗集料界面区开裂和发展;当胶浆-粗集料界面与裂纹发展方向垂直时,粗集料对裂纹的发展有阻断作用;胶浆裹覆细集料的运动轨迹与胶浆的运动轨迹一致。     

石灰岩沥青混合料抗滑性能衰变特性研究

为了了解石灰岩沥青混合料抗滑性能衰变特性的影响因素,使用自行开发的室内加速磨耗模拟装置,针对AC-13及SMA-13混合料,研究了混合料类型和集料特性等因素对混合料抗滑衰变特性的影响。试验结果表明,随着磨耗圈数的增加,AC-13混合料的摆值持续降低,SMA-13混合料则先升后降;增大级配中粒径大于2.36mm集料的含量,有利于改善AC-13及SMA-13混合料的抗滑衰变特性,AC-13混合料的抗滑衰变特性与贝雷法级配参数之间有着良好的线性关系;集料的磨光值、洛杉矶磨耗损失和压碎值对两种混合料的抗滑衰变特性均有显著影响,且影响程度依次降低;粗集料针片状含量与混合料的抗滑衰变特性之间为明显的负相关关系,当集料粒形接近球体或立方体时混合料的抗滑衰减速率减缓。