纤维沥青混凝土动态模量与路用性能研究

采用动态模量试验、间接拉伸疲劳试验和车辙试验研究了掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩矿物纤维的沥青混合料的路用性能。结果表明,各种纤维掺入后能增大纤维沥青混合料的动态模量,其中聚酯纤维的增强作用最为显著;同时,掺加各种纤维后沥青混合料的疲劳性能和高温抗车辙性能也得到明显改善。     

纤维与天然沥青复合添加剂组成优化及其混合料性能评价

为改善纤维和天然沥青单一改性沥青混合料的技术缺陷,将木质素、聚酯、玄武岩纤维与BRA岩沥青、TLA湖沥青、NES青川岩沥青进行复配。基于直接剪切试验优化了最佳的天然沥青掺配范围,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验研究了天然沥青与纤维复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性,试验结果表明,木质素、聚酯、玄武岩三种单纤维掺量为0.3%,BRA、TLA、NES掺量为8%~10%时天然沥青与纤维复合改性沥青经济性和抗剪切性能最优;将天然沥青与纤维复配后,可兼具纤维与天然沥青各自改性的优势,可实现二者对沥青改性效果的叠加,其混合料兼顾高低温性能、水稳定性和抗疲劳耐久性,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择。在0.3%木质素、聚酯、玄武岩纤维掺和8%~10%BRA、TLA、NES掺量范围内,18种天然沥青与纤维复合改性沥青混合料疲劳性能优于SBS改性沥青混合料,推荐用于复合改性沥青中的木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺量为0.3%,适宜的BRA、TLA、NES掺量分别为8%~10%、8%~12%、8%~10%。     

混杂纤维对改性SMA高温稳定性影响研究

改性SMA沥青铺装常用为钢桥面铺装层,为提高其高温稳定性,加入玻璃纤维与聚酯纤维混杂,通过马歇尔试验确定最佳纤维掺量,通过将车辙试验用最佳配合比混合料与常用的单掺聚酯纤维的沥青混合料相比较,研究其性能。结果表明,最佳纤维质量分数为0.3%聚酯纤维与0.2%玻璃纤维混合,该掺量最佳油石比为6.1%,其高温稳定性提升明显。     

预拌碎石对GMA浇注式沥青混凝土高温性能的影响

为研究预拌沥青碎石对钢桥面铺装结构高温抗车辙性能的影响,依据港珠澳大桥钢桥面铺装实体工程,开展GMA浇注式沥青混凝土的高温性能室内试验研究。首先设计GMA10和SMA13级配沥青混合料,然后制备不同预拌沥青种类(AH70#,SBS)、不同预拌沥青掺量(0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)、不同粒径(5~10 mm,10~15 mm,15~20 mm)的单级配碎石,分析不同粒径、撒布量、撒布方式、预拌沥青种类与掺量对单层GMA浇注式沥青混凝土和组合结构(SMA+GMA)高温性能的影响。结果表明:预拌碎石撒布可显著提高GMA浇注式沥青混合料的高温性能;在其他相同条件下,撒布粒径10~15 mm的预拌碎石对提高GMA浇注式沥青混合料的高温性能最为明显,高达30%左右;随着预拌碎石撒布量的增加,GMA浇注式沥青混合料的高温改善作用逐渐增强,撒布量在10~12 kg/m2改善效果最佳;碎石撒布方式和预拌沥青的类型对提高浇注式沥青混合料的车辙动稳定度影响较小;随着预拌沥青掺量的增加,GMA浇注式沥青混合料高温性能改善作用先增强后减弱,预拌沥青掺量0.2%~0.6%较为合理;干拌碎石在浇注式沥青混合料中的的隔热效果优于预拌沥青碎石的;预拌沥青碎石的撒布改善了组合结构的高温抗车辙性能,车辙深度降低10%左右,车辙动稳定提高25%左右;组合结构70℃车辙动稳定度指标更能真实反映南方湿热高温环境下钢桥面铺装结构的高温抗车辙性能。     

钢桥面环氧沥青混合料铺装技术研究

环氧沥青混合料作为典型的桥面铺装材料被广泛应用于钢桥面建设中,但长期的重载交通及温度荷载会降低其耐久性和疲劳寿命。研究采用外掺玄武岩纤维的方式来提升环氧沥青混合料性能,通过对不同掺量(0%、0.2%、~1%)玄武岩纤维环氧沥青混合料路用性能试验分析,研究表明：玄武岩纤维以三维网状结构分散在沥青混合料中,能够有效增强混合料内部骨料及胶浆的嵌挤效果,0.6%玄武岩纤维能够显著提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性能。     

聚酯纤维沥青混合料路用性能研究及改善机理分析

为了研究聚酯纤维沥青混合料的性能,引入木质素纤维作对比,对两种纤维的技术指标进行检测;通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验对两种纤维沥青混合料及不掺加纤维沥青混合料的路用性能进行研究,并分析其改善机理。研究结果表明掺加纤维能显著地改善沥青混合料的路用性能,且聚酯纤维沥青混合料比木质素纤维混合料具有更优良的路用性能。     

木质素纤维与橡胶沥青复合改性高RAP掺量温拌再生混合料路用性能与耐久性研究

为了解决传统温再生混合料RAP掺量低、低温和水稳定性不满足工程要求的行业性难题,对不同类型纤维橡胶温拌再生混合料进行了常规路用性能试验、四点弯曲疲劳和加速加载试验(MMLS1/3),分析了胶粉掺量和木质素纤维对高RAP掺量Sasobit纤维橡胶温拌再生混合料路用性能和疲劳性能的改善效果,结果表明,掺加Sasobit温拌可使橡胶温拌再生混合料拌和温度可降低30℃~35℃,节能减排效果显著;通过掺加木质素纤维和橡胶沥青是改善高RAP掺量温再生沥青混合料高低温性能和抗疲劳耐久性能的有效技术途径;相对于SBS改性温再生混合料,纤维橡胶沥青温拌再生混合料具有较好的水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能;纤维橡胶沥青温再生混合料疲劳寿命、自愈合性能均随着橡胶沥青中胶粉掺量增大呈先增大后减小的变化趋势,在14%胶粉掺量时疲劳寿命和自愈合性能出现峰值,纤维橡胶温再生混合料抗剪切疲劳次数为基质沥青和SBS温再生混合料的1.23~1.85倍、1.15~1.47倍。推荐用于纤维橡胶沥青温再生混合料适宜的木质素纤维掺量为0.35%,适宜的橡胶沥青胶粉掺量14%~16%。     

矮寨大桥沥青混合料桥面铺装设计

介绍矮寨大桥桥面铺装设计。为保证良好的抗车辙性能和耐疲劳性能,该桥桥面沥青铺装设计为纤维增强溶剂型粘结剂防水层＋浇注式沥青混合料下层＋SMA上层。1年多运营实践表明,其使用状态良好。     

纤维对强嵌挤骨架密实沥青混合料路用性能的影响

通过室内车辙试验、低温弯曲试验和三点小梁疲劳试验研究了3种纤维对强嵌挤骨架密实(SISG)沥青混合料路用性能的影响,结果表明随纤维掺量的增加,SISG沥青混合料动稳定度及低温弯曲应变呈先增后减的趋势。矿物纤维、木质素纤维和聚酯纤维掺量分别为0. 3%、0. 5%、0. 2%时,SISG沥青混合料高温性能、低温性能达到最佳。与未掺纤维SISG沥青混合料相比,0. 3%矿物纤维、0. 5%木质素纤维和0. 2%聚酯纤维SISG沥青混合料高温性能分别可提升22%、13%、20%,低温性能分别可提升32%、30%、23%,疲劳性能分别可提升25%、6%、36%。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能试验研究

对木质素纤维和玄武岩纤维的沥青胶浆以及沥青混合料的高温、低温性能进行试验,对比分析不同纤维的性能。采用动态剪切流变试验和锥入度试验评价纤维沥青胶浆的高温性能,延度试验评价低温性能;选取SMA-13沥青混合料,通过车辙试验研究两种纤维对沥青混合料高温稳定性的增强作用,劈裂试验评价低温抗裂性的改善效果。研究结果表明：玄武岩纤维沥青胶浆的高温性能优于木质素纤维沥青胶浆;玄武岩纤维沥青混合料动稳定度和劈裂强度均要较木质素纤维高,且当玄武岩纤维掺量为0.3%~0.4%时其改善效果最佳。研究结果可为纤维在沥青混合料中的应用提供参考。     

复合浇注式钢桥面沥青铺装的路用性能

为评估钢桥面复合浇注式铺装的路用性能,基于南京四桥开展了直馏硬质沥青浇注式混凝土与高弹改性沥青AC混合料设计及性能验证,通过车辙试验、低温弯曲试验、疲劳试验与变形协调试验对复合铺装结构进行研究。结果表明:复合浇注式铺装具备优异的低温抗裂性能、疲劳性能与变形协调性能,且高温抗车辙性能良好;通车运营4年后,桥面铺装性能优良,为国内类似工程项目提供有益借鉴。     

纤维改善水泥乳化沥青混合料性能及结构层受力特性分析

基于水泥乳化沥青混合料强度和疲劳性能与其结构层受力特性不相适应的问题，提出采用纤维稳定剂改善水泥乳化沥青混合料的柔韧性；通过低温弯曲试验和弯曲疲劳试验评价玄武岩纤维对水泥乳化沥青混合料柔韧性能的影响及影响显著性，对比掺有玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维的水泥乳化沥青混合料力学强度与路用性能差异；并采用Bisar3.0软件分析了铺有水泥乳化沥青混合料、纤维水泥乳化沥青混合料的路面结构力学响应。结果表明：玄武岩纤维有效改善了AC-25型水泥乳化沥青混合料的柔韧性，基于性价比较优的考虑，推荐玄武岩纤维掺量为0.2%～0.3%、纤维长度为9 mm;玄武岩纤维对水泥乳化沥青混合料柔韧性、劈裂强度的改善效果劣于聚酯纤维，但掺有玄武岩纤维的混合料具有更高的抗压强度、抗压回弹模量、抗车辙性能和抗松散性能，整体性能更好；该混合料铺筑在高等级沥青路面下面层中，可有效降低沥青混合料层的拉应变和剪应力值，分别降低约16.0%和4.8%,路面发生疲劳开裂和车辙病害的概率减小。研究成果可为水泥乳化沥青混合料在路面结构中应用及病害控制提供参考依据。     

钢桥面浇注式沥青混合料铺装的性能

根据大跨径钢桥面铺装的使用性能要求,通过流动度试验、贯入量试验、车辙试验、低温极限弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、间接拉伸疲劳试验等系统研究了浇注式沥青混合料的性能。与AC 13I及SMA的对比分析结果显示,浇注式沥青混合料在钢桥面铺装中应用比AC 13及SMA更有优势。     

不同纤维对乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能的影响

为了提升乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能及耐久性能,并将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,基于力学性能试验,研究不同种类和掺量纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,采用3大路用性能试验、肯塔堡飞散试验和四点弯曲疲劳试验研究掺加纤维的乳化沥青冷再生混合料路用性能、抗松散性能与耐久性。结果表明,掺加纤维有助于提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能,但随着纤维掺量增大乳化沥青冷再生混合料力学性能呈先增大后减小趋势,对纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能而言,存在一个最佳的纤维掺量;对乳化沥青冷再生混合料综合路用性能与疲劳特性的改善效果排序为玄武岩纤维聚丙烯晴纤维聚酯纤维聚丙烯纤维。掺加纤维能够显著改善乳化沥青冷再生混合料高温时在持续荷载作用下的长期稳定性。研究成果为甄选适用于乳化沥青冷再生混合料的纤维种类和合理的纤维掺量提供借鉴。     

复掺纤维再生沥青混合料性能试验研究

选用木质素纤维和玄武岩纤维对SMA-13级配再生沥青混合料进行改良,对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行试验研究。结果表明:玄武岩纤维对再生沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性能的改善效果较为显著,而木质素纤维对混合料的水稳定性的增强效果更为明显;按指标控制要求,单掺木质素纤维或玄武岩纤维沥青混合料对应的铣刨料最大掺量均低于30.0 %,采用0.2 %木质素纤维和0.4 %玄武岩纤维进行复掺改善再生沥青混合料,铣刨料的掺量最大可达到50.0 %,有利于提高铣刨料的再生利用率。     

纤维对嵌挤骨架密实沥青混合料疲劳性能的影响

通过室内试验研究了纤维对嵌挤骨架密实沥青混合料(SISG)疲劳性能的影响,应用威布尔分布建立疲劳方程,并与规范级配沥青混合料(GF)疲劳性能进行了对比。研究结果表明,与规范级配沥青混合料相比,SISG沥青混合料疲劳寿命最少提升17%;与不掺纤维SISG级配沥青混合料相比,在最佳掺量下掺木质素纤维、矿物纤维和聚酯纤维的SISG沥青混合料的疲劳寿命最少分别可提升2%、32%、48%。     

玄武岩纤维对Sup-20沥青混合料性能影响研究

为系统分析玄武岩纤维掺量、长度参数对Sup-20沥青混合料性能影响,采用Superpave旋转压实方法对玄武岩纤维沥青混合料进行配合比设计,再通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验等对不同玄武岩纤维掺量和长度组合的Sup-20沥青混合料路用性能进行比较分析,最后对路用性能指标进行灵敏度分析。结果表明:适当的玄武岩纤维掺量或长度可充分发挥纤维在混合料中的作用,使Sup-20沥青混合料各项路用性能尤其是疲劳寿命达到最佳;通过灵敏度分析可知Sup-20沥青混合料高温稳定性和抗疲劳性受长度和掺量波动影响幅度较大,且玄武岩纤维长度参数对Sup-20沥青混合料影响程度略大于掺量。     

木质素纤维对温拌高模量沥青及其混合料抗裂性能的影响机理

为改善温拌高模量沥青混合料的低温抗裂性和疲劳耐久性,采用BBR、拉伸试验、低温弯曲试验和3分点加载疲劳试验的试验方法,研究了木质素纤维掺量对温拌高模量沥青及其混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明:掺加木质素可显著改善温拌高模量沥青混合料的低温抗裂性,综合考虑木质素纤维掺量对温拌高模量沥青混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,推荐适宜的木质素掺量为3‰~4‰,木质素纤维对温拌高模量沥青混合料的改善机理在于其吸附稳定作用、纤维界面增强作用、加筋阻裂作用。     

聚酯纤维掺量对环氧沥青桥面铺装混合料技术性能的影响

为了提高环氧沥青混合料的低温抗裂性和抗疲劳性能,通过黏度、BBR、马歇尔、低温弯曲和三分点加载疲劳试验分析了1%~5%聚酯纤维掺量对环氧沥青及其混合料性能的改善作用。试验结果表明:掺聚酯纤维后,改性环氧沥青的容留时间缩短,且聚酯纤维掺量越大,改性环氧沥青黏度增长越快,容留时间越短;聚酯纤维的加入改善了环氧沥青及其混合料的低温抗裂性,且2%~3%纤维掺量条件下改性环氧沥青的抗疲劳性能最佳。综合考虑聚酯纤维改性环氧沥青混合料的路用性能和施工和易性,推荐最佳聚酯纤维掺量为2%~3%。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能试验研究

玄武岩纤维沥青混合料具有优良的技术性能,在道路工程领域备受关注。通过车辙试验、间接拉伸试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验分别评价不同纤维掺量玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性。试验结果表明:与普通AC-13沥青混合料相比,掺加玄武岩纤维的沥青混合料其高温性能、低温性能和水稳定性能均有所改善;当玄武岩纤维掺量为0.15%时,沥青混合料能获得最佳综合路用性能。