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。     

钢渣集料-沥青界面的水稳定性

为研究水长期作用对钢渣集料-沥青界面行为特性影响及相关机理,采用原子力显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜以及浸水马歇尔试验、车辙试验等从宏、微观角度进行分析。研究结果表明：水长期侵蚀改变了钢渣表面化学特性,使得钢渣表面粗糙度、表面积及黏附力增大;相比石灰岩沥青混合料,钢渣沥青混合料的残留稳定度和动稳定度具有可成长性,但热闷钢渣和冷弃陈渣膨胀性不同,冷弃陈渣沥青混合料膨胀量大于热闷钢渣沥青混合料,在应用过程中应注意区别对待;冷弃陈渣集料中f-CaO消解速度慢,造成试件后期体积膨胀过大,加剧了试件表面微裂缝产生,致使冷弃陈渣沥青混合料冻融劈裂强度后期较差。     

添加剂对含盐高湿环境沥青混合料水稳定性的影响

采用玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维、抗剥落剂AMR、TJ-066和消石灰六种添加剂生产沥青混合料并成型试件,将试件在10%NaCl溶液中干湿循环15次以模拟含盐高湿环境的侵蚀作用,然后进行浸水马歇尔实验、冻融劈裂实验、动水压力冲刷劈裂实验和浸水汉堡车辙实验。实验结果表明,掺加6种添加剂后,沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度比和冲刷劈裂强度比均有不同程度的提高;不同添加剂均可以提高沥青混合料的破坏次数,延缓剥落现象的出现并降低剥落速率,减小混合料破坏时的车辙深度;玄武岩纤维改善沥青混合料水稳定性的效果最好,消石灰次之,两种抗剥落剂相对较差,建议在含盐高湿地区优先选择玄武岩纤维来提高沥青混合料的抗水损害性能。     

吸波沥青混合料的制备及微波自愈合特性

吸波材料具有良好的微波传热能力,可用于沥青路面微裂缝自修复。本研究选取了炭黑粉、羰基铁粉和镍锌铁氧体粉3种吸波材料替换部分矿粉制备了SMA-13吸波沥青混合料。通过车辙试验、低温弯曲破坏试验和冻融劈裂试验对比分析了不同吸波沥青混合料的路用性能,并采用半圆弯曲(SCB)试验研究了吸波材料类型、掺量、微波加热时间等因素对吸波沥青混合料表面温度分布和自愈合性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析吸波材料的微观特性。结果表明,随吸波材料掺量从10%增至30%,炭黑粉沥青混合料的动稳定度和冻融劈裂强度比都呈现出逐渐上升趋势,而低温弯曲应变则表现出先增加后减小的特征;羰基铁粉沥青混合料动稳定度和低温弯曲应变均呈现先增加后减小的趋势,而冻融劈裂强度比表现出逐渐减小的特征;镍锌铁氧体粉沥青混合料动稳定度和低温弯曲应变均呈现逐渐减小趋势,而冻融劈裂强度比则与之相反。吸波沥青混合料的表面温度随着吸波材料掺量和微波加热时间的增加而逐渐上升,能够快速达到沥青混合料裂缝面的愈合温度,从而增强沥青混合料的微波自愈合性能。     

不同沥青基材料砂浆抗剪力学性能分析

为了量化分析沥青混合料中不同沥青基材料砂浆抗剪力学性能的优劣,使其结果作为判断沥青砂浆影响混合料路用性能的依据,以剪切试验为基础,分析了常规条件与冻融条件下,橡胶沥青砂浆、70#沥青砂浆及其加入外掺剂砂浆的应力响应规律,提出了定量分析砂浆抗剪性能的指标,对4种砂浆的抗剪力学性能进行了对比分析。研究结果表明:常规条件下,70#沥青砂浆的黏聚强度c与内摩擦角φ分别为橡胶沥青砂浆的77%和76%,加入外掺剂橡胶沥青砂浆的黏聚强度c与内摩擦角φ分别为未加外掺剂橡胶沥青砂浆的1.41倍和1.29倍,由此可知,使用橡胶沥青与加入外掺剂,不仅能够提高砂浆的强度,而且可以改善砂浆的抗剪力学性能;冻融条件下,70#沥青砂浆的黏聚强度c与内摩擦角φ分别为橡胶沥青砂浆的64%和61%,加入外掺剂70#沥青砂浆的黏聚强度c与内摩擦角φ分别为未加外掺剂70#沥青砂浆的1.18倍和1.46倍,由此可知,使用橡胶沥青与加入外掺剂能够改善砂浆的水稳定性,减少冻融损伤,确保冻融后砂浆的抗剪切力学性能。     

相变材料对沥青混合料融雪化冰效果的影响

在温拌沥青混合料拌合过程中添加相变调温材料(DTC)制备了DTC道路相变沥青混合料。通过融雪实验研究了不同降雪强度、不同积雪压实度条件下DTC道路相变沥青混合料的融雪性能；通过冰路粘结力实验研究其对雪水冻结冰层的融化效果。结果表明：降温阶段，随着降雪强度、积雪密度的增加，压实与未压实状态下DTC道路相变沥青混合料融雪能力均呈下降趋势，且DTC掺量越高，相变沥青混合料融雪能力下降程度越大；压实积雪条件下DTC相变沥青混合料融雪能力均低于未压实条件，且与未压实条件相比，融雪能力随降雪强度以及积雪密度的增加降低程度逐渐减小；升温阶段，相变沥青混合料融雪能力随DTC掺量增加而降低，且在压实与未压实条件下，降雪强度变化对相变沥青混合料融雪能力影响不大；DTC道路相变沥青混合料在降温时能够有效减少路面与冰层之间的粘结力。     

基于离散元方法的沥青混合料抗裂性能分析

为了研究沥青结合料性质、集料表面特性和加载条件对沥青混合料抗裂性能的影响,利用离散元方法生成马歇尔数字试件,以伺服控制机理施加荷载,分析了粘结刚度比、粘结强度比、颗粒摩擦系数和加载速率4种细观参数对应力-应变曲线、劈裂强度、配位数和微裂缝的影响,给出了荷载作用后试件内部颗粒的细观响应。模拟结果表明:粘结强度比引起劈裂强度、配位数和微裂缝数的变异性最大,劈裂强度和配位数的变异系数分别为56.9%和5.9%,微裂缝数相差43条,加载速率引起劈裂强度、配位数和微裂缝数的变异性最小,劈裂强度和配位数的变异系数分别为2.3%和1.7%,微裂缝数仅相差1条,从细观角度验证了沥青结合料性质对沥青混合料抗裂性能的贡献率占主导地位。     

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。     

RAP掺量对泡沫温拌再生沥青混合料路用性能的影响

为探求RAP掺量对泡沫温拌沥青混合料路用性能的影响,以AC-20型泡沫温拌再生沥青混合料进行配合比设计,成型RAP掺量分别为20%、30%、50%、60%和80%的马歇尔试件。分别利用车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验来评价其高温性能、低温性能和抗水损害性能。试验结果表明:随着RAP掺量的增加,泡沫温拌再生沥青混合料的高温性能不断提高,而其低温性能和抗水损害性能不断变差,当RAP掺量大于50%时,泡沫温拌再生沥青混合料的低温性能和抗水损害性能已不再满足规范要求。综合考虑混合料的路用性能,确定RAP在泡沫温拌再生沥青混合料中的最佳掺量为40%,供生产及控制时参考。     

天然岩沥青改性沥青试验及混合料性能研究

利用常规指标对不同掺量的岩沥青改性沥青进行评价;利用车辙试验、冻融劈裂试验对岩沥青改性沥青混合料进行评价。试验结果表明：天然岩沥青可以显著提高沥青的凝胶化程度,提高软化点和粘度;并显著改善沥青混合料的高温稳定性和水稳定性。     

SBS改性沥青在沥青路面上面层的应用

为防止沥青路面早期破坏,通过室内试验,分别对常规沥青、SBS改性沥青的术指标进行测定,对沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能、冻融劈裂强度试验进行了试验分析;试验结果表明,SBS改性沥青混凝土具有优良的路用性能;采用SBS改性沥青进行上面层铺筑,针对改性沥青路面的施工特点,制定科学的施工方案和合理的质量控制可以有效的控制沥青路面早期破坏。     

水泥-乳化沥青冷再生混合料的机理及性能研究

水泥-乳化沥青混合料强度形成主要是经历乳化沥青的破乳和水泥的水化作用两个过程。由于冷再生混合料中加入了废旧材料,则其又存在自身的特点,它的性能,特别是水稳定性能,是我们工程界普遍关心的问题,本文利用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,结合一些道路改造工程实例,探讨其水稳定性能。     

SBS改性沥青在上面层路面铺筑中的应用

目的：为防止沥青路面早期破坏：方法：通过室内试验，分别对常规沥青、SBS改性沥青的技术指标进行测定，对沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能、冻融劈裂强度试验进行了试验分析；结果：试验结果表明，SBS改性沥青混凝土具有优良的路用性能；结论：采用SBS改性沥青进行上面层铺筑，针对改性沥青路面的施工特点，制定科学的施工方案和合理的质量控制可以有效的控制沥青路面早期破坏。     

橡胶颗粒沥青混合料劈裂试验及其数值模拟研究

本研究构建的橡胶颗粒沥青混合料劈裂细观数值模型以裂缝数与劈裂强度为主要细观参数,与劈裂试验确定的宏观参数劈裂抗拉强度及劲度模量相互验证,从宏观与细观两个角度验证了橡胶颗粒的掺加将明显降低沥青混合料的力学强度。     

细粒式沥青混合料断裂愈合预估模型

为分析沥青混合料断裂愈合预估模型,采用70#基质沥青和SBS改性沥青制备AC-13混合料半圆试件,通过半圆弯曲试验获得荷载-位移曲线,将断裂的半圆试件拼接后放入烘箱中养护,并对养护后的试件进行二次加载.采用愈合后和愈合前两次加载的临界荷载比作为愈合指数(Healing index,HI),并用其评价混合料的断裂愈合性能.根据毛细流动原理,建立沥青混合料愈合预估模型,并根据试验结果验证该模型的适用性,根据HI建立愈合时间和愈合温度的转换关系.结果表明:发生开裂的沥青混合料试件在特定的环境中养护后具备二次承载的能力,虽然HI<1.0,但试件在100℃&12 h环境中愈合后,HI可达到0.7,即愈合后抗拉强度恢复了70％;愈合时间从4～8 h延长至8～12 h时,100℃环境中70#AC-13混合料的HI增长速率分别为0.096/h和0.023/h,SBS AC-13混合料的HI增长速率分别为0.096/h和0.009/h,说明HI随愈合时间的延长而增加,但增长速率先增后减;采用函数HI(t)=(-1+e-Ct)2(C>0)能较好地拟合不同愈合温度下愈合指数随愈合时间的变化,拟合系数R2>0.90;根据HI值建立愈合温度和愈合时间的转换模型t(T)=C3·eC4/T(00.95).     

超高性能混凝土与普通混凝土的黏结抗冻性能

对147个超高性能混凝土与普通混凝土的100mm×100mm×100mm立方体黏结试件进行了冻融循环后的黏结性能研究,测量了冻融后试件的相对动弹性模量、质量损失率以及劈裂抗拉强度,研究了超高性能混凝土中的钢纤维掺量、普通混凝土的强度等级、黏结面形式、试件的浇筑方向等因素对黏结试件抗冻性能的影响。结果表明,冻融循环结束后,所有黏结试件中的超高性能混凝土部分都没有出现损伤,超高性能混凝土可以作为普通混凝土结构的理想外围护材料;随着冻融循环次数的增加,黏结试件的相对动弹性模量逐渐减小,质量损失率先降低后增加,黏结试件的劈裂抗拉强度线性下降;影响黏结试件冻融后劈裂抗拉强度下降速度的关键因素是超高性能混凝土中的钢纤维掺量和黏结面的形式。     

冻融循环作用对乳化沥青冷再生混合料抗剪性能的影响

针对乳化沥青冷再生混合料进行反复冻融循环试验,测定不同冻融循环周期后试件的空隙率、贯入剪切强度及无侧限抗压强度,分析冻融循环作用下乳化沥青冷再生混合料力学性能、抗剪强度参数的衰变规律,同时通过扫描电镜(SEM)观察经冻融循环后的混合料微观形貌。结果表明:经过10次冻融循环后,空隙率增大1%,力学强度下降幅度达到20%,而对冷再生混合料粘聚力影响最大,其下降幅度可达到60%;冻融循环过程中产生的膨胀应力及温度应力破坏了混合料内部水泥水化产物形成的立体网状结构,导致冷再生混合料力学性能及抗剪强度参数的衰减。     

煤矸石改良黄土的力学和抗冻融性能

【目的】提出用煤矸石改良黄土的解决方案,解决煤矸石存量逐年增大且利用率低、季冻区黄土地基病害严重的双重难题。【方法】分析煤矸石改良黄土的反应机制,通过无侧限抗压强度、直剪、固结压缩和湿陷性试验,分析煤矸石改良黄土试件的无侧限抗压强度、抗剪强度、黏聚力、内摩擦角、压缩系数和湿陷系数等力学性能指标,确定煤矸石的最优掺量;以黄土原料为对照组,将最优掺量的煤矸石改良黄土试件进行冻融循环试验,再次进行无侧限抗压强度和直剪试验,分析冻融循环后最优试件的力学和抗冻融性能。【结果】当煤矸石质量分数为20%,养护龄期28 d时,煤矸石改良黄土的无侧限抗压强度为585 kPa,抗剪强度为287 kPa,压缩系数约为0.19 MPa^-1,黏聚力为63.755 kPa,内摩擦角为29.646°,湿陷性完全消除;进行冻融循环试验后,随着冻融循环次数的增大,无侧限抗压强度逐渐减小,冻融循环次数为11时的无侧限抗压强度、抗剪强度、黏聚力损失率分别为26.9%、 7.4%、 18.6%,内摩擦角变化较小,煤矸石改良黄土的力学和抗冻融性能较好。【结论】煤矸石活性较低,改良后的黄土的强度虽然提升幅度...     

掺加纤维对高模量沥青混合料柔韧性及路用性能影响研究

为了评价单纤维及交织化复合纤维对BRA改性高模量沥青混合料性能的增强作用,并揭示纤维对高模量沥青混合料的增柔增韧改性机理。采用半圆针入度试验、直接拉伸试验和直接剪切试验研究了纤维对高模量沥青柔韧性和剪切性能的影响,通过电子显微镜(SEM)分析了纤维BRA高模量沥青的表面形貌特征,并采用车辙试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、冻融劈裂、浸水马歇尔试验、间接拉伸疲劳试验和MMLS1/3加速加载试验评价了纤维高模量沥青混合料的各项性能。结果表明,掺加单纤维及交织化复合纤维能显著提高BRA高模量沥青的蠕变柔量和抗剪切强度;纤维的微观形貌差异决定了不同纤维原材料对高模量沥青及其混合料性能改善效果有一定侧重点,采用交织化纤维复配方案恰好实现了不同纤维对BRA改性沥青性能改善效果的叠加作用;m(木质素纤维)∶m(聚酯纤维)∶m(玄武岩纤维)=1∶2∶2组成的交织化纤维,其对高模量沥青混合料各项路用性能有较大提升并且更加均衡,改性效果更佳明显;交织化纤维方案对改善高模量沥青混合料低温抗裂性能、长期高温稳定性和抗疲劳耐久性方面有较好技术优越性。     

沥青混合料低温临界开裂温度的确定

为了同时考虑沥青混合料在降温过程中温度应力的累积和松弛作用,确定临界开裂温度,对试件进行了线收缩系数试验,并利用间接拉伸试验确定其抗拉强度和蠕变柔量,由蠕变柔量和松弛模量的关系得到松弛模量的Prony系列表达式;由Boltzmann叠加原理,得到温度应力公式,计算出不同降温速率下产生的温度应力,根据低温抗拉强度曲线,确定出沥青混合料的临界开裂温度,并对结果予以验证。结果表明:该方法考虑了应力累积和松弛二者的综合作用,能够较好地反映沥青混合料的低温开裂特性,其计算结果与约束试件温度应力试验结果相近;该方法不仅适用于恒定降温速率,还适用于现场连续变速降温工况;随温度的降低或降温速率的增加沥青混合料内部温度应力累积速度加快,临界开裂温度随降温速率增加而升高。