路用性能范文
路用性能范文（精选10篇）
路用性能 第1篇
橡胶沥青材料在道路工程的应用过程中,由于其特殊的作用机理、性能影响因素繁多,不同因素及不同水平的影响作用复杂。作为当前的一个研究热点,国内学者对橡胶沥青及混合料的性能和应用研究越来越多。但研究成果的差异性较大,因为不同废胎胶粉的加工工艺、材料掺量、基质沥青等,都会影响到橡胶沥青的改性效果,可能导致橡胶沥青路用性能的不同。因此,有必要对一些共性的影响因素进行全面、系统的研究。
本研究以橡胶沥青材料为研究对象,根据我国橡胶沥青技术指标,选取180 ℃旋转黏度、针入度、软化点、弹性恢复作为评价指标,进行了橡胶沥青材料性能优化的试验研究。
1 试验材料与试验方法
1.1 试验材料
(1)基质沥青。采用的基质沥青为AS 90,其主要性能指标见表1。
(2)橡胶粉。
沥青所用废旧胶粉,是由废旧轮胎经过粉碎、打磨制得的粉状胶粉料。橡胶沥青的性能除取决于基质沥青外,还与橡胶颗粒本身的性质密切相关,例如胶粉的目数、来源、化学组成以及废旧胶粉的加工工艺等。本试验所用橡胶粉的技术指标符合表2和表3的规定。
道路使用的废旧胶粉的生产工艺不同,对橡胶沥青性能的影响也不同。目前,国内外废旧橡胶粉的生产工艺有3种:室温粉碎法、低温磨制法、湿法或溶液法。
本试验采用的废旧橡胶粉是河南省临颍胶粉厂的废旧橡胶粉,胶粉类别为小汽车轮胎废旧胶粉,废旧胶粉所采用的加工工艺为室温粉碎法。
1.2 试验方法
本试验采用正交试验法,将拌制时间、拌制温度、胶粉掺量和胶粉目数作为影响因素考虑。其中拌制时间取1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h等4个水平;拌制温度取185 ℃、195 ℃、205 ℃、215 ℃等4个水平;胶粉掺量取16 %、18 %、20 %、22 %等4个水平;胶粉目数取20目、40目、60目、80目等4个水平。试验参数选择见表4。
试验时,先将基质沥青加热到试验温度以上5～10 ℃,然后将不同掺量、不同目数的胶粉缓缓倒入加热好的基质沥青中均匀搅拌,迅速将温度加热到预定温度,并且保持恒温,再以高速剪切仪以3 000 r/min的转速剪切至要求的拌制时间,测定橡胶沥青180 ℃旋转黏度、针入度、软化点、弹性恢复作为橡胶沥青高温、低温、弹粘性能的4个指标,然后对各因素的影响顺序和规律进行分析,最终得到橡胶沥青制备的最佳方案。
试验依据JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行平行试验,以有效地控制误差,本研究暂不考虑误差因素。
2 试验结果与分析
2.1 试验结果
橡胶沥青正交试验结果见表5。
2.2 结果分析与讨论
极差R用来衡量试验中相应因素作用的大小。极差大的因素,说明对考核指标所造成的差别大,通常是重要因素;而极差小的因素,则往往是次要因素或不重要的因素。
按照正交试验法设计的9种组合制备橡胶沥青材料,根据选定的180 ℃旋转黏度、针入度、软化点、弹性恢复4个指标,进行正交试验直观分析,结果见表6。
由表6可知,针对不同的评价指标,根据各因素的极差值R,即可确定各影响因素的主次关系,如图1所示。
由表6和图1的正交试验结果分析可以看出:
(1)各因素影响黏度的主次顺序为:D>A>B>C;影响针入度的主次顺序为:B>D>A>C;影响软化点的主次顺序为:D>C>B>A;影响弹性恢复的主次顺序为:D>B>C>A。
对于橡胶沥青的性能而言,胶粉掺量起决定性作用,对橡胶沥青各项性能指标具有显著的规律性影响。另外,拌制温度对橡胶沥青稠度的影响作用最明显。总体而言,原材料性质等内因的综合作用对橡胶沥青性能的影响比外因更大。
(2)根据橡胶沥青技术标准规定的各项指标取值范围,180 ℃旋转黏度需控制黏度范围不宜过大。通过正交试验直观分析,胶粉掺量取19 %左右为宜,掺量过低会导致橡胶沥青高温黏度不足,而掺量过高又会使得橡胶沥青影响混合料的正常施工。
(3)针对180 ℃旋转黏度,橡胶沥青的最佳方案为:A1B3C3D3;针入度、软化点、弹性恢复的最佳方案依次分别为:A2B3C2D2,A3B1C3D3,A1B1C3D3。综合考虑基于4个评价指标的最佳方案,确定胶粉目数选80目(C3),再根据相关分析,确定胶粉掺量为20 %,即C3D2确定。
(4)正交试验发现,A、B因素对橡胶沥青性能影响的规律性不够明显。通过补充试验,以180 ℃旋转黏度为核心评价指标,研究以80目胶粉、取20 %掺量的橡胶沥青的最佳拌制时间和拌制温度。在185 ℃以下,黏度达到最大值需要拌制90 min左右;而在200 ℃温度下,拌制时间缩短至60 min。而在更高的215 ℃温度条件下,橡胶沥青过度脱硫降解,沥青老化,黏度随时间逐渐下降。综合比较发现,以80目胶粉、取20 %掺量的橡胶沥青,在200 ℃时拌制60 min,即A2B2,具备很好的性能。
通过正交试验分析得出的橡胶沥青制备方案为:以80目胶粉为原材料,胶粉掺量为20 %,在200 ℃温度下拌制60 min左右,即A2B2C3D2。
3 橡胶沥青制备方案的确定
以上通过正交试验设计,得到了橡胶沥青制备的最佳方案。但是,在确定橡胶沥青制备方案时,还需要考虑道路等级要求、原材料成本及施工操作难易程度等因素。
采用80目胶粉进行橡胶沥青制备的这一方案,在工程的实施过程中存在着一定困难,主要表现在80目胶粉的细度要求很高,对施工工艺的控制十分严格,这一规格的胶粉目前很难得到大规模的推广和应用。而且细胶粉容易脱硫,在高温下存储状态不稳定,给生产施工的进行带来了不必要的变异性。同时,试验中发现,橡胶粉目数对于以180 ℃旋转黏度为第一评价指标的橡胶沥青性能的影响作用并不十分显著。因此,结合实际情况,拟定橡胶沥青的制备方案为:以SK 70沥青为母体沥青,30目胶粉为原材料,胶粉掺量为20 %,在200 ℃温度下拌制60 min左右。对按此方案制备的橡胶沥青进行了性能检测,结果见表7。
表7的试验结果表明,该橡胶沥青的各方面性能均满足要求。因此,确定该方案为本研究的橡胶沥青制备方案。
参考文献
[1]肖川.橡胶沥青及混合料高温性能与施工工艺研究[D].重庆:重庆交通大学,2009.
[2]王伟.橡胶沥青混合料高温性能研究[D].上海:同济大学,2008.
[3]杨永顺,曹卫东,李英勇,等.橡胶沥青制备工艺及其性能的研究[J].山东大学学报:工学版,2008,38(5):10-13.
路用性能 第2篇
岩沥青对沥青混合料路用性能的影响研究
文章针对印尼产Buton岩沥青的.特性,对不同掺量的岩沥青改性沥青混合料和复合改性沥青混合料SMA-10的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性分别进行室内对比试验研究.结果表明,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性混合料和复合改性沥青混合料的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性等路用性都能改善明显,其中,以岩沥青掺量为沥青混合料质量的3%时,综合路用性能改善效果最好.
作 者：凌天清 宋绍杰 LING Tian-qing SONG Shao-jie 作者单位：重庆交通大学土木建筑学院,重庆,400074刊 名：西部交通科技英文刊名：WESTERN CHINA COMMUNICATIONS SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(1)分类号：U416.217关键词：道路工程 岩沥青 沥青混合料 路用性能 高温稳定性 水稳定性 低温抗裂性
玻璃纤维对沥青的路用性能影响分析 第3篇
【关键词】玻璃纤维；针入度；软化点；延度
1、试验部分
1.1试验原材料
1.1.1沥青
本论文所有试验采用70#基质沥青，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2011）的要求，对基质沥青进行了针入度、软化点、延度的测试，测试结果符合试验要求。
1.1.2玻璃纤维
前期对ER4305P-2400直接纱、ECS305K（3mm短切纱）、ECS305K（4.5mm短切纱）、WCS-2501短切纱进行分散性对比试验，结果显示ER4305P-2400直接纱与沥青的相容速度快，且易分散，因此本论文试验采用ER4305P-2400直接纱作为原材料。
1.1.3预浸剂
采用了能溶于沥青的浸润剂与玻璃纤维凝结为一个整体，试验采用的浸润剂有Sasobit、EBS、聚乙烯蜡三种。
1.2试验配方确定
为了使得Sasobit、EBS、聚乙烯蜡与玻璃纤维裹覆均匀和浸润完全，并易于短切和均匀分散，本试验选择了六种与玻璃纤维能良好裹附、无毛刺、风干快且具有代表性的配方作为预浸剂配方，其中通过检测发现预浸过的玻璃纤维直径是1.68mm，用预浸剂配方裹附的玻璃纤维中，纤维占80%，有机物占20%，从而可以测算出每种配方各化学药品与纤维的比例如下：
1、配方一：70#基质沥青：玻璃纤維=2：8
2、配方二：70#基质沥青：sasobit：玻璃纤维=18：2：80
3、配方三：70#基质沥青：聚乙烯蜡：玻璃纤维=18：2：80
4、配方四：70#基质沥青：EBS：玻璃纤维=18：2：80
5、配方五：70#基质沥青：sasobit：EBS：玻璃纤维=9：9：2：80
6、配方六：70#基质沥青：聚乙烯蜡：EBS：玻璃纤维=9：9：2：80
1.3预浸玻璃纤维短切长度和试验掺量的优选
按照配方二，将玻璃纤维短切成3mm、5mm、8mm、12mm四种长度，分别投入沥青中，根据其分散情况及与沥青的相容性，确定采用3mm为试验最佳短切长度。将短切长度为3mm的预浸纤维按掺入到沥青中，将0%、0.5%、1.0%、1.5%定为针入度、软化点、延度相关试验的掺量。
1.4试验方法
本论文中的所有试验均按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2011）进行试验。
1.5试验结果及分析
1.5.1针入度、软化点、延度试验
各配方不同掺量的玻璃纤维沥青针入度、软化点、延度试验结果见表1.1、1.2、1.3。
针入度试验结果表明：玻璃纤维掺量越大针入度越小，沥青粘稠度和粘滞性越大。配方二减小针入度和增大沥青粘稠度的效果最好。预浸玻璃纤维的加入，增加了沥青的粘稠度和粘滞性。
表1.2 玻璃纤维沥青软化点试验结果
软化点试验结果表明：玻璃纤维的加入，能显著提高沥青软化点，且掺量越大软化点越高，这是因为玻璃纤维的加筋效果。配方五提高软化点的效果最好，只有配方五和配方二的软化点比掺加未浸润玻璃纤维的基质沥青高，即只有用Sasobit浸润以及用Sasobit与EBS混合剂浸润的玻璃纤维沥青，耐热性和高温稳定性得到了改善。
表1.3 玻璃纤维沥青延度试验结果
试验结果表明：配方四提高沥青延度效果最好，即增强沥青塑性效果最好。掺入玻璃纤维的沥青，其延度都明显低于基质沥青，即掺入玻璃纤维后，沥青的低温性能没有得到改善，反而恶化。
2、结论
（1）所有预浸配方的掺入都使得沥青粘稠度和粘滞性增强，其中配方二，即用Sasobit作为浸润剂效果最优。
（2）Sasobit和EBS的掺入使得沥青温度稳定性和耐热性得到改善，其中配方五，即以Sasobit和EBS混合剂为浸润剂效果最优。
（3）所有预浸化学试剂的掺入都使得沥青的低温性能和塑性变差。
参考文献
[1]王晓华，刘润，王新岐.纤维对沥青胶浆性能改善作用[J].交通标准化，2009，199（6）：68-70.
[2]Amirkhanian SN， Burati JL， Bridges WC .Polyester Fibers in Asphalt Paving. Mixtures.Association Asphalt Paving Technology.1989，58（16）：387-409
建筑渣土路用性能分析 第4篇
1.建筑垃圾概述及现状
建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物。按组成成分分类, 建筑垃圾中可分为渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等。与其他城市垃圾相比, 建筑垃圾具有量大、无毒无害和可资源化率高的特点。绝大多数建筑垃圾是可以作为再生资源重新利用的。
目前, 我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%~40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理, 便被施工单位运往郊外或乡村, 采用露天堆放或填埋的方式进行处理, 耗用大量的征用土地费、垃圾清运等建设经费, 同时, 清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。
2.建筑渣土在路基工程中的应用现状
建筑渣土是建筑垃圾中最为普遍的。为了遵循低碳环保的发展理念, 必须要提高建筑渣土的利用率, 减少建筑渣土对生态环境的影响。建筑渣土回收后, 将其应用到道路建设中, 既可以节约投资成本, 又有益于环境保护。
目前, 我国主要将建筑渣土应用到道路工程的路基施工当中, 回收的建筑渣土可以替代一部分道路路基工程的施工材料, 降低了道路路基的施工成本。
建筑渣土的再利用技术在我国道路路基施工工程发展的时间比较短, 起步比较晚, 相关的施工技术还有待进一步研究和完善。在实际道路路基工程施工中, 此种施工技术应用的很少, 只有在小规模道路路基工程施工中得到了一定的实践, 填埋方式是目前主要的施工方式。
随着人们越来越重视环境问题, 社会各界十分关注建筑渣土的再利用问题, 人们纷纷对其展开研发, 对建筑渣土的性能有着越来越多的了解。通过相关技术的处理, 能够有效的提高建筑渣土的强度和稳定性, 所以, 应该选用先进的科学技术, 对建筑渣土做出改性处理, 能够有效的提高建筑渣土各个方面的性能, 有助于我国城市道路建设的进一步发展。
3.建筑渣土的物理、力学特点及其力学性能试验
3.1 建筑渣土的归类
建筑渣土的成分比较复杂, 其主要包含了碎混凝土块以及石灰等诸多成分, 颗粒的大小差异性较大。因此, 在进行建筑渣土实验之前, 必须要对其进行筛分, 然后通过振动将其碾压, 最后再由施工人员手动检出样品进行实验。根据实验数据, 可以得出结论, 建筑渣土颗粒分布是不均匀的并且各组分粒径之间的差距较大。根据相关规定和标准, 粒径超过10 毫米即属于颗粒级配不佳, 所以可将建筑渣土归类为粗粒土中的砾土。
3.2 建筑渣土的物理指标
(1) 比重 (即相对密度) , 采用重瓶法可以测量出建筑渣土的相对密度, 结合多位学者多年来对建筑渣土研究的实践经验, 可以得出一般情况下建筑渣土的比重约为2.36。
(2) 含水量, 一般情况下建筑渣土的孔隙比非常大, 具有比较高的亲水性。为了降低其含水量, 往往会掺入粉煤灰, 因为粉煤灰可以有效地吸收建筑渣土内的水分。根据多年来的实践经验表明, 拌合后的建筑渣土整体的含水量可以高达150%到250%之间。通过对其晾晒, 可有效地促进水分的快速蒸发, 使其达到最优含水量。
(3) 塑限及液限, 建筑渣土的主要成分是碳酸钙, 其具有着较高的亲水性。因此建筑渣土的塑限以及液限比较高, 一般情况下, 其塑性指数为18.2, 塑限以及液限分别为62.4%和80.6%。在进行建筑渣土选择的时候, 通过检测碾压后的破碎颗粒可以得出结论, 其液限和塑限分别为29%和25%, 塑性指数为4。远远低于路基工程对填料的基本要求。
3.3 建筑渣土的力学指标及力学性能试验。
(1) 直接剪切试验, 从30%到70%含水量的建筑渣土中选取多个试验土样, 进行未浸水和浸水的快剪强度试验。结合试验数据结果, 可以得出结论, 当建筑渣土内的结合水转化为自由水或者因为易溶盐遇水溶解时, 会破坏原有结构骨架, 导致浸水渣土内摩擦角以及粘结力出现大幅度地降低, 但其强度依然满足道路工程的相关规定和标准。
(2) 压缩试验, 选择含水量55%的建筑渣土进行压缩试验, 通过试验可以得出建筑渣土属于低压缩性土。
注:压实度为96%;养生期为180 天
4.建筑渣土在路基工程中的具体应用
4.1 建筑渣土在路基工程中的施工工艺分析
(1) 准备下承层。在进行下承层工作之前, 应该先测定其弯沉值, 然后仔细处理各种问题, 比如下承层可能存在的低洼和坑洞, 采取相应的压实和填补措施加以修整, 出现松散的地方应该及时地洒水并重新压实, 保证建筑渣土下承层表明平整坚实, 不存在局部软弱, 保证整体强度。
(2) 施工放样。在进行底层施工的时候, 必须严格按照相关规定和标准的要求恢复中线, 其中应该以20 米为限, 安置相应的指示桩, 并且根据水平测量的数据, 做好相应的标高。
(3) 备料。在应用建筑渣土时, 必须依照底基层厚度和压实度标准, 通过实验得出相应结论和比例, 得出建材单位面积重量以及用量换算为单位面积的所需备料。备料完成之后, 应该严格地按照相关设计和标准, 将建筑渣土均匀地卸载到试验段沿线两侧, 并且测量出其内部的含水量, 按照最佳配比对其进行均匀地洒水闷料, 避免建筑渣土出现局部水分过多现象。
4.2 建筑渣土在路基填筑施工中应注意的问题
(1) 在路基进行施工时, 如果选用建筑渣土, 必须要进行挑拣, 将建筑渣土中超标的颗粒进行消除, 保证建筑渣土的水稳性以及强度能够满足道路路基填料的相关规定和标准要求。应该在建筑渣土内适当地添加一些细粒成分, 并且将数量控制在1 倍左右, 其主要功能就是提高建筑渣土的干密度以及路用性能。另外, 为了能够有效的提高建筑渣土的强度, 应该适当的添加石灰和水泥。
(2) 在进行建筑渣土压实度检测的时候, 往往会选择灌砂法。通过其结果, 可以清晰地分析出建筑渣土的实际干密度以及压实度。
随着我国科学技术的快速发展, 建筑渣土的再利用不仅仅局限于建筑地基的使用, 其也能够在道路路基施工中使用。采用一定技术对建筑渣土处理后, 能够有效地提高建筑渣土的水稳性和强度, 进而满足道路路基施工的基本要求和标准。通过建筑渣土的合理再利用, 不仅可以提高施工单位的经济效益, 还可以有效的保护生态环境, 有助于我国生态环境的改善。
参考文献
[1]王琦.建筑垃圾中石屑、碎砖路用性能研究与应用[J].价值工程, 2015, 28:154
[2]薛雪.建筑垃圾作为道路材料的再生加工技术研究[D].长安大学, 2014.
路用性能 第5篇
【摘要】富沥青混凝土（FAC， 即Full asphaltAC）是一种粗集料和沥青用量较多，并添加适量细集料以填充骨架空隙成为一种与SMA类似的骨架密实型沥青混合料。论文以FAC-13为例，采用马歇尔试验进行了FAC-13配合比设计，得到了FAC-13的级配和最佳油石比范围；对比了FAC-13与SMA-13的高温性能、水稳定性能以及疲劳性能，结果表明，FAC-13各项路用性能与SMA接近，但造价却比SMA要降低20%左右。
【关键词】道路工程；富沥青混合料；FAC-13；SMA；路用性能评价
【Abstract】Rich asphalt concrete （FAC， namely Full asphaltAC） is a coarse aggregate and asphalt content more， and add the appropriate amount of fine aggregate to fill the gap becomes a skeleton with SMA similar skeleton dense asphalt mixture. Thesis FAC-13， for example， using the Marshall test conducted FAC-13 mix design， has been graded and the best Whetstone FAC-13 ratio range； compared FAC-13 and SMA-13 high temperature performance， water-stable performance and fatigue properties， the results show， FAC-13 road performance with the SMA close， but to reduce the cost of SMA than about 20%.
【Key words】Road works；Rich asphalt mixture；FAC-13； SMA；Performance Evaluation
1 引言
（1）富沥青混凝土（FAC， 即Full asphaltAC）是一种粗集料和沥青用量较多， 以粗集料形成空间骨架嵌挤结构， 然后以适量的细集料填充粗集料空隙， 成为一种与SMA有着类似的骨架嵌挤密实型沥青混合料。FAC是根据交通条件和气候条件确定设计参数， 以干涉理论为原理建立数学模型， 从而准确计算出最佳矿料级配和沥青用量， 并通过各种检验方法检验模型的准确性。所谓“富沥青”就是在最佳油石比的基础上将沥青用量再提高0.3～0.5%左右，从而使沥青路面更加密实，提高抗疲劳性能，达到较长寿命的目的。另外，由于富沥青混合料有效地发挥了粗集料的骨架嵌挤作用和沥青胶浆的耐疲劳性能， 与密级配沥青混合料相比， 其高温稳定性、耐疲劳性能、低温抗裂性能、抗滑性能等得到了显著提高， 同时具有良好的水稳定性。与SMA沥青玛蹄脂碎石相比， 以上各项指标并无明显下降， 但是， 造价却降低约20% 左右。
（2）本文以FAC-13为例，通过室内试验研究了FAC-13的配合比设计，并与SMA的路用性能进行对比研究。
2. 富沥青混凝土设计原则与方法
2.1富沥青混凝土设计应遵循以下原则：
（1）FAC 混凝土的配合比设计采用马歇尔试件体积设计方法。
（2）FAC 混凝土属于骨架密实结构， 必须具有互相嵌挤紧密的粗集料骨架， 形成石-石嵌擠结构。FAC混凝土采用4.75 mm 以上的粗集料， 矿料级配的VMA必须大于15%。
（3）马歇尔试件的空隙率必须在要求范围内。
2.2FAC设计方法和步骤同常规的AC一样，首先，按照《公路沥青路面施工技术规范》（ JT J 032- 94） 和设计文件要求选择性能满足要求的沥青胶结料、粗集料、细集料、矿粉等原材料，并做各项检测。然后，按照马歇尔设计方法步骤，确定初始沥青用量，选择粗中细三个试验级配成型混合料进行试验，最后根据体积指标确定最佳油石比和级配。对于FAC型混合料，需要增加一个VCA指标的检验，即通过测定沥青混合料粗集料骨架间隙率（VCA mix）是否小于设计主骨料空隙率（VCA）来检验沥青混合料中粗集料的骨架嵌挤结构是否真正形成。
3. FAC-13混合料路用性能评价
3.1原材料技术性能。
（1）沥青。FAC-13与SMA-13均采用I-D级SBS改性沥青，沥青各指标检测结果见表1。
（2）矿质石料。
粗集料采用3～5mm、5～10mm、10～15mm玄武岩碎石，细集料采用0～3mm玄武岩机制砂，填料为石灰岩矿粉。石料指标检测结果见表2～表4。
（3）抗车辙与木质素纤维。
进行FAC-13沥青混合料设计时，掺加某公司生产的HD-II型抗车辙剂。抗车辙剂与SMA混合料木质素纤维技术要求如表5与表6所示。
3.2配合比设计。
（1）FAC-13富沥青混合料（FAC）矿料级配范围见表8，确定的试验级配如表9。
（2）在设计级配下，选择4.5%、4.8%、5.0%三个油石比进行马歇尔试验。不同油石比马歇尔试件的毛体积密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度以及稳定度指标见表10所示。由试验结果确定最佳油石比为4.9%，最佳油石比下马歇尔各项指标如表11。
（3）SMA-13。
A.SMA-13沥青玛蹄脂矿料级配范围见表12，采用马歇尔设计方法，估算油石比6.2%，纤维掺量为0.3%，确定的试验级配见表13。
B.在设计级配下，选用5.9%，6.2%，6.5%三个油石比，纤维掺量为混合料质量的0.3%，进行马歇尔试验，不同油石比的马歇尔试验结果如表4.34所示。由马歇尔试验结果确定的最佳油石比为6.1%，最佳油石比马歇尔指标如表4.35谢伦堡析漏试验与肯塔堡飞散试验结果如表14。
3.3混合料性能对比评价。
3.3.1高温性能。
（1）采用60℃车辙试验和浸水汉堡车辙试验对比两种沥青混合料的高温性能，试验结果如下表17、表18。
次数均达到了最终碾压次数20000次；FAC-13混合料达到最终碾压次数时的车辙深度为4.76mm，SMA-13混合料的车辙深度为2.85mm。可见，无论从车辙试验还是浸水汉堡车辙试验来看，SBS-FAC-13沥青混合料的抗高温变形性能与SMA-13混合料比较接近，SMA-13混合料的性能优势并不明显。
3.3.2水稳性能。
（1）采用真空饱水马歇尔试验与50℃浸水汉堡车辙试验对比几种沥青混合料的水稳定性能，浸水汉堡车辙试验结果见上表18，真空饱水马歇尔试验结果见下表19。
（2）对比SMA-13與FAC-13沥青混合料试验结果发现：图4-12中两种混合料的汉堡车辙试验曲线均比较连续，并没有出现拐点，说明SMA-13与FAC-13两种混合料在碾压到20000次的过程中均没有发生剥落现象；表4.38中真空饱水马歇尔试验结果表明两种混合料浸水48小时后的残留稳定度均较高，差异也不明显。因此，认为SMA-13与FAC-13两种沥青混合料的抗水损害性能基本相当。
3.3.3疲劳性能。
（1）采用滚动疲劳加载试验评价几种沥青混合料的抗疲劳性能，试验结果见下表20所示。试验过程见图1。
（2）对比SMA-13与FAC-13沥青混合料试验结果发现：SMA-13沥青混合料初裂、从初裂到终裂以及终裂三个阶段的疲劳加载次数均大于SBS-FAC-13沥青混合料。其中初裂阶段加载次数提高了13.4%，从初裂到终裂阶段加载次数提高了19.3%，终裂阶段提高了15.6%。可见SMA-13沥青玛蹄脂混合料的抗疲劳性能比SBS-FAC-13混合料有优势。
4. 结语
粗骨架沥青混合料路用性能 第6篇
1 原材料性能
1.1 沥青
采用盘锦90号沥青,其指标如表1所示。
1.2 集料
集料采用陕西产石灰岩,矿粉由石灰岩磨细而成。其指标如表2所示。
1.3 级配类型
采用密级配沥青混凝土AC-16、沥青玛脂碎石混合料SMA-16及Superpave沥青混合料三种级配。
2 沥青混合料路用性能
2.1 沥青混合料马歇尔试验
从试验结果可以看出,密级配沥青混凝土AC-16的马歇尔稳定度最高,Superpave沥青混合料其次,沥青玛脂碎石混合料SMA-16居第三。
我国目前使用较多的AC型沥青混凝土,属于典型的密实—悬浮结构,细集料胶浆多且致密,在力学性能上表现为马歇尔稳定度较高。Superpave沥青混合料级配中增加了粗集料含量,相应的细集料胶浆的比例有所下降,降低了沥青混合料的粘结力C,因此其马歇尔稳定度有所降低,但还属于连续级配;而沥青玛脂碎石混合料SMA-16是间断级配[2],粗集料含量高,沥青胶浆多,中间尺寸集料含量少,粘结力C损失较多,因此SMA的马歇尔稳定度最低。SMA属间断级配,其受力效果主要依靠粗集料形成的嵌挤结构,粘结力的作用反而不明显,劈裂试验并不能真实反映SMA的受力特点。
2.2 沥青混合料水稳定性
由试验结果看出,Superpave沥青混合料的水稳定性较好,密级配沥青混凝土其次,而沥青玛脂碎石混合料SMA-16的水稳定性居第三。
从试验结果看,虽然SMA和Superpave中粗集料含量较高,但其水稳定性并不差。沥青混合料对水损害的抵抗能力很大程度上取决于沥青与集料的粘附性以及细集料胶浆是否充分填充了粗集料留下的空隙,即与剩余空隙率的大小有关。沥青粘附性及填充效果越好,水稳定性越好。在沥青与集料一致的情况下,水稳定性就与剩余空隙率(VV)有很大关系[3]。密级配沥青混凝土剩余空隙率为3.89%,SMA剩余空隙率为3.2%,Superpave剩余空隙率为3.56%,也就是说SMA和Superpave在粗集料含量高的情况下同样形成了密实填充效果,剩余空隙率小,其相应的水稳定性就好一些。
2.3 沥青混合料低温抗裂性
从试验结果看,沥青玛脂碎石混合料SMA-16最好,密级配沥青混凝土低温抗裂性能其次,而Superpave沥青混合料居第三。
由于Superpave集料的“粗化”现象,而沥青用量却与密级配沥青混凝土相近,因此其低温劲度偏大,会在一定程度上影响低温抗裂性能,0 ℃弯曲应变能偏低;沥青玛脂碎石混合料SMA-16虽然粗集料含量高,但其沥青含量高,矿粉含量高,形成致密的沥青胶浆,低温环境时能提供较好的低温延展性,因此沥青玛脂碎石混合料SMA的低温抗裂性较好。
2.4 沥青混合料高温稳定性
高温稳定性试验采用60 ℃车辙试验,由试验可知:沥青玛脂碎石混合料SMA-16的动稳定度显著高于密级配沥青混凝土,而Superpave沥青混合料动稳定度居二者中间。对沥青混合料而言,高温抗车辙能力受集料级配和沥青性能影响。夏天高温沥青胶浆变软,损失承载力时,对行车荷载造成的永久变形的抵抗力就主要依靠集料级配来提供。密级配沥青混凝土的粗集料悬浮在细集料胶浆中,抗车辙能力受温度影响较大,故动稳定度不高;Superpave沥青混合料中粗集料含量的增加,有利于粗集料之间互相嵌挤锁结,形成一定程度的空间骨架结构,可以有效提高沥青混合料在行车荷载作用下抵抗塑性变形的能力,即提高沥青混合料的高温稳定性;但其仍属于连续级配,4.75 mm以上粗集料含量不如SMA多,沥青玛脂碎石混合料SMA中4.75 mm以上粗集料含量高达75%,粗集料之间互相嵌挤锁结,形成空间骨架结构,细集料胶浆只起到填充粗集料空隙作用,即使细集料胶浆受热变软,对高温抗车辙能力造成的影响也很小,是典型的骨架—密实结构,因此其高温稳定性最好。
2.5 沥青混合料的疲劳耐久性
疲劳试验采用控制应力的三分点加载小梁试验,试验温度15℃。
从疲劳试验结果看,沥青玛脂碎石混合料SMA-16和密级配沥青混凝土的疲劳耐久性能较好,Superpave沥青混合料疲劳耐久性相对较低。
2.6 沥青混合料抗滑性
以抗滑性能来看,尤其是构造深度,沥青玛脂碎石混合料SMA-16具有相当好的抗滑性能,Superpave沥青混合料居中,而密级配沥青混凝土抗滑性能则相对较差。由此可以看出,粗集料含量的提高有利于加大混合料表面的宏观纹理构造,可以有效增加混合料的抗滑性能,特别是构造深度,增加幅度非常明显。相对密级配沥青混凝土,沥青玛脂碎石混合料SMA-16增幅达61%,Superpave沥青混合料增幅为22%。对沥青路面而言,较大的构造深度对有效防止雨天高速行车时的汽车“飘滑”现象,保证行车安全,延缓路面抗滑性能的衰减有显著的作用。
3 结语
1)沥青玛脂碎石混合料SMA-16和Superpave沥青混合料与密级配沥青混合料相比,粗集料含量显著提高,级配理论已从连续级配变化到间断级配理论。2)密级配沥青混合料在马歇尔稳定度、低温抗裂性等方面表现出较好的性能。3)沥青玛脂碎石混合料SMA-16和Superpave沥青混合料在水稳定性,高温稳定性、摩擦系数、构造深度等方面表现出较好的性能。4)在疲劳耐久性方面,沥青玛脂碎石混合料SMA-16和密级配沥青混合料较好,Superpave沥青混合料相对差一些。5)从总体上分析,沥青玛脂碎石混合料SMA-16和Superpave沥青混合料具有较好的路用性能,适宜做高等级公路沥青面层。
参考文献
[1]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京:人民交通出版社,1999.
[2]郝培文.沥青玛脂碎石混合料路用性能的研究[J].西安公路交通大学学报,2001,21(1):26-28.
[3]彭波.利用基质沥青铺筑SMA性能的研究[J].重庆交通学院学报,2001,20(4):65-68.
[4]黄云涌,刘朝晖.沥青混合料水稳性试验方法[J].交通运输工程学报,2002,2(2):19-22.
多孔混凝土路用性能研究 第7篇
1 力学性能
多孔混凝土作为一种水泥稳定类材料,同普通混凝土一样,其抗压强度和抗弯拉强度存在关联。采用表1的级配比的试验得出多孔混凝土的28 d抗弯拉强度fr与抗压强度fc关系见表2。
从表2可以看出,多孔混凝土的fr/fc与级配、水灰比、孔隙率和改性剂掺量有关,只有当多孔混凝土材料孔隙率较大和掺入改性剂时得到的结果较为符合这一结论。
2 抗冻性能
关于混凝土受冻破坏机理各国学者进行了很多研究,并提出众多学说如静水压理论、渗透压理论、Fagerlund的临界饱水程度理论、Cady的双机制理论以及Setzer的微冰晶透镜模型理论。其中以美国的T.C.Powers提出的静水压理论和 Helmuth的渗透压理论较受重视。
静水压理论[3]:1)冰首先在混凝土的冻表面上形成,把试件内部封闭起来;2)由于结冰膨胀所造成的压力迫使水分向内进入饱和度较小的区域;3)混凝土渗透性较大时,形成水压梯度,对孔壁产生压力;4)随着冷却速度的加快,水饱和度的提高和气孔间隔的增大以及渗透性和气孔尺寸的减小,水压将会增高;5)当水压超过了混凝土抗拉极限强度时孔壁就会破裂,混凝土受到损害;6)如果在气温上升结冰融解之后又发生冻结,这种反复出现的冻融交替具有累积的作用,使混凝土的裂缝扩张,表面剥落直至完全瓦解。
渗透压理论:含有未冻水的孔与含冰和离子溶液的大孔之间的渗透压(毛细孔与凝胶孔内溶液之间的浓度差会引起凝胶孔向毛细孔中的扩散,从而形成了渗透压),趋于平衡使孔壁的压力增加。即使水中没有离子溶解时,水分子从小孔到含冰孔扩散时也有类似渗透压作用。
3 疲劳性能
水泥混凝土的疲劳方程有两种形式:单对数疲劳方程和双对数疲劳方程。单对数疲劳方程以拟合试验结果为主,在试验应力水平范围内是适用的,但向外延伸就缺乏可信度。在实际应用中,如需了解低水平时的疲劳寿命,就要将疲劳曲线沿应力水平趋近零方向延伸,使用双对数方程可以满足这一要求。双对数方程形式为:
lgS=lga-b(1-R)lgN (1)
其中,S为应力水平;a,b均为回归系数;N为疲劳寿命。
多孔混凝土的疲劳方程应与普通水泥混凝土有相似的形式。试验[1]对多孔混凝土施加的荷载循环特征系数R只取了0.08一个值,不讨论荷载循环特征系数对多孔混凝土疲劳寿命的影响。
对于水泥或二灰稳定粒料类及稳定土类等常用半刚性基层,有关研究者已由室内小梁和中梁弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验结果,整理得到失效概率为50%疲劳方程,如式(2),式(3)。为了方便比较,将普通混凝土的疲劳方程(4)、文献[4]的多孔混凝土疲劳方程(5),以及文献[5]得到的贫混凝土疲劳方程(6)列入进行比较。
稳定粒料类:lgS=lg0.119 5-0.065 8lgN (2)
稳定土类:lgS=lg0.122 6-0.079 3lgN (3)
水泥混凝土:lgS=lg1.084-0.042 30lgN (4)
多孔混凝土[4]:lgS=lg1.049 3-0.048 6lgN (5)
贫混凝土:lgS=lg1.149 7-0.052 0lgN (6)
多孔混凝土、水泥混凝土、文献[4]多孔混凝土、贫混凝土四种材料疲劳方程斜率相差不大。但是仍可以得出,在相同的应力水平条件下对应的疲劳寿命以水泥混凝土最大。
由试验结果变异性的分析和疲劳性能对比,基层材料的疲劳寿命的长短与强度以及强度的变异水平最为相关。 为保证多孔混凝土的抗疲劳性能,在多孔混凝土基层强度满足设计要求的同时,室内试验和现场施工时应尽可能的减少强度的变异,从而减少薄弱环节的出现。
4结语
多孔混凝土基层材料作为一种新型道路基层材料,与通常水泥稳定类等基层材料相比,在路用性能方面表现出特殊性:
1)在力学性能方面,多孔混凝土的强度与孔隙率、级配粒径和改性剂掺量相关,当孔隙率变小、级配粒径减小、改性剂掺量增加时,其强度增加。多孔混凝土的不同强度之间有着良好的相关性。与常用水泥稳定类等基层材料相比,具有更高的力学强度。2)在抗冻性能方面,多孔混凝土的抗冻性能与孔隙率和级配粒径相关,当孔隙率在一定范围内增加、级配粒径减小时,其抗冻融能力增强。与常用水泥稳定类等基层材料相比,由于多孔混凝土具有良好的排水性能,引起冻融的介质水通常只存在于与底基层的层间结合部位,因此具有更好的抗冻性能。3)在疲劳性能方面,多孔混凝土的疲劳性能与孔隙率、级配粒径和改性剂掺量相关,当孔隙率变小、级配粒径减小、改性剂掺量增加时,其强度增加,抗疲劳能力增强。与其他常用道路基层材料相比,多孔混凝土具有更好的抗疲劳性能。
多孔混凝土由于它的排水性能好和强度高的特点,在公路路面的运用上有其他材料无法比拟的优势。本文通过对它的力学性能、抗冻性能和疲劳性能进行分析,为公路路面的设计和使用提供了参考。
摘要：从试验角度出发,研究了多孔混凝土的主要路用性能,分别对多孔混凝土的力学性能、抗冻性能和疲劳性能进行了研究,并结合相关机理进行了分析,对公路路面的设计有一定的参考价值。
关键词：多孔混凝土,水损害,路用性能
参考文献
[1]张鹏飞.路面内部排水系统的设计与研究[D].上海:同济大学博士学位论文,1999:9.
[2]邓学钧,黄晓明.路面设计原理与方法[M].北京:人民交通出版社,2001.
[3]ASTM C666-97,Standard Test Method for Resistance of Con-crete to Rapid Freezing and Thawing[S].
[4]郑木莲.多孔混凝土排水基层研究[D].西安:长安大学博士学位论文,2004.
二灰稳定碎石基层路用性能研究 第8篇
1 二灰稳定碎石基层破坏类型分析
沥青路面结构在交通荷载的重复作用下的破坏类型主要为弯拉疲劳破坏, 混合料的抗拉强度通常是沥青路面结构设计 (厚度计算) 的控制指标。常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。二灰稳定碎石基层材料的疲劳寿命主要取决于重复应力σf与极限强度σs之比 (应力强度比) 。一般来说, 当σf/σs小于50%时, 半刚性基层材料可经受无限次重复荷载作用而不会出现疲劳断裂。
二灰稳定碎石基层在成型初期基层内部含水量大, 且尚未被沥青面层封闭, 基层内部的水分必然蒸发, 由此发生由表及里的干燥收缩;同时, 由于昼夜温差而引起的温度胀缩现象也很明显, 因此在初期, 二灰稳定碎石基层材料的破坏是受到干燥收缩和由昼夜温差所引起的温度胀缩疲劳作用的综合效应。在施工中, 二灰稳定碎石基层材料处于相对湿度和温度不断变化的环境中, 并且相对湿度与温度成反比。经过养生, 二灰稳定碎石基层上铺筑沥青面层后, 由于基层内相对湿度增大, 使材料的含水量有所回升且趋于平衡, 这个时期二灰稳定碎石基层的收缩主要是温度收缩。
2 二灰稳定碎石配合比设计方法分析
二灰稳定碎石基层的原材料主要是石灰、粉煤灰和碎石, 石灰是二灰稳定碎石混合料水化反应的激发剂, 其活性大小直接决定二灰碎石的早期强度。二灰稳定碎石所用石灰的质量应符合Ⅲ级及以上消石灰或生石灰的技术指标, 并应尽量缩短石灰的存放时间。用于二灰稳定碎石的粉煤灰, 其SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%, 烧失量不应超过20%, 比表面积宜大于2500cm2/g或0.075m m筛孔通过大于60%, 湿粉煤灰的含水量不宜超过35%。集料的粒径也必须控制在适当的范围内。粒径越大, 拌和机、平地机和摊铺机等施工机械越容易损坏, 混合料越容易产生粗细集料离析现象, 铺筑层的平整度也越难达到要求。而粒径越小, 石料的加工量越大。对于二级公路基层, 单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm, 碎石或砾石的压碎值不大于35%, 颗粒组成应在规定的范围内。
选用五种配合比制备二灰碎石混合料, 试验结果如下:
综合分析抗压强度、劈裂强度、干缩系数三项指标试验结果, 建议二灰稳定碎石的配合比宜为石灰∶粉煤灰∶碎石=5∶15∶80。
3 提高二灰稳定碎石基层力学强度方法建议
由于二灰稳定碎石基层材料抗拉强度远小于其抗压强度, 因此二灰稳定碎石基层混合料组成设计仅由无侧限抗压强度控制是不全面的, 还必须进行劈裂 (抗拉) 强度试验。沥青路面结构设计表明, 结构层的厚度往往与材料的抗拉强度 (劈裂强度) 密切相关, 只有在二灰稳定碎石基层施工中同时控制抗压强度、抗拉强度, 才能更好的控制基层强度。目前, 由于受试验条件的限制, 采用更多的技术指标来控制二灰稳定碎石混合料的组成设计还难以实现。而劈裂强度试验和干缩应变试验结果基本可以反映结构层实际破坏情况。因此, 建议在半刚性基层结构设计中应更多地注重劈裂强度试验结果、干缩试验结果的使用。
摘要：由于二灰稳定碎石具有强度高、稳定性好、抗冻性能强、收缩变形小、抗冲刷能力强、与沥青面层的结合性较好等特点, 因此广泛的被用于沥青混凝土路面的基层。加强二灰稳定碎石基层材料配合比研究, 提高其强度及路用性能, 将对半刚性基层路面的应用产生积极影响。
关键词：二灰稳定碎石,强度,使用性能,组成设计
参考文献
[1]邓学军.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社, 2000.
纤维沥青混凝土路用性能研究 第9篇
关键词：道路工程,纤维沥青混凝土,路用性能
0 引言
如何改善沥青路面使用品质,延长路面的使用寿命,提高投资效益,是公路交通部门面临的重要问题。欧美一些国家广泛开展了纤维加强沥青材料的应用研究,并形成了一些专利产品。主要有橡胶改性、塑料改性和纤维改性等,其中德国首先提出并采用了纤维增强改性方法,使用结果表明1 g纤维增强改性沥青可以显著地提高公路沥青的稳定性和强度,大大地延长了沥青路面的使用寿命,取得了明显的经济和社会效益。
1 机理分析
1.1 吸附作用
纤维直径一般小于20 μm,有相当大的比表面积,每克纤维的表面积可达数平方米以上。纤维分散到沥青中,其巨大的表面积成为可使沥青浸润的界面,在此界面上纤维可以吸附大量的沥青,形成有一定厚度的、一个新形成的相,称为界面层。界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质,界面层的作用是连接两相并传递、缓冲两相间的应力,是影响整个纤维沥青材料物理、力学性能的关键。沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质,它与纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学键作用,使沥青呈单分子状排列在纤维表面,形成结合力牢固的“结构沥青”界面层。
结构沥青比界面层以外的自由沥青粘性大,温度敏感性低,耐热性好。同时,由于纤维直径纤细,纤维及其周围结构沥青一同裹覆于集料表面,使集料表面沥青膜厚度增大。混合料中由于纤维加入,使沥青用量增加,从而导致沥青膜较常规密级配混合料增厚65%～113%。较厚的沥青膜与其形成较小的孔隙,减慢了沥青老化速率,从而可使沥青较长时间地维持其粘弹性,降低了沥青的温度敏感性,改善了沥青混合料的高温和低温性能。
1.2 稳定作用
短纤维在沥青基体内的分布是三向随机的。由于截面纤细,使得纤维掺量不大的沥青基体内,短纤维数目却相当大,形成纵横交织的空间网络。如纤维掺量为3.2%时(约占沥青混合料重0.2%,以下以0.2%表示该掺量),每克沥青中约有5 200根纤维。纵横交错的纤维形成的纤维骨架结构网以及“结构沥青”网,增大了结构沥青比例,减薄了自由沥青膜,使玛脂粘性增大,软化点上升,温度稳定性大幅度提高。同时纤维的“加劲”使沥青混合料可使用稠度较低的沥青,这样也有助于减少低温裂缝的出现。美国铺筑的86个SMA路段检查结果表明,这些路段几乎没有裂缝产生,观察到的少量裂缝仅是反射裂缝,这与纤维改性的较高的沥青用量和稠度较低沥青所组成的玛脂性能是密切有关的。
1.3 阻滞作用
由于复合在沥青基体内的短纤维的分布是三向随机的,且数目众多(纤维长5 mm左右、掺量为混合料重0.2%时,每克沥青中约有5 200根短纤维),故而混合料中小裂纹周围甚至内部会有许多短纤维,不妨取短纤维与裂纹面垂直的模型。从分解后的模型示意图可以看出,受外力作用时,裂纹周围存有众多约束方,对裂纹扩展起阻滞作用。从复合的角度看,即纤维大分子的软链与沥青高分子产生交联、嵌段等作用,约束了沥青高分子的运动。
纤维对沥青胶结料基体裂纹的阻滞作用,大大提高了沥青混合料裂纹的自愈能力,增强了弹性恢复,减少了路面裂缝的出现,从而推迟了沥青路面的老化与破坏。法国在23号公路上做了三种不同改性剂的试验路段,七年的寒暑交替和荷载作用后,以细粒式沥青面层裂缝率为100%计,双层SBS改性路面结构裂缝率为50%～100%,而底层为纤维改性、面层为纤维与SBS综合改性的路段,裂缝率仅为5%。
2 纤维沥青混合料路用性能试验
2.1 纤维的技术参数
本研究采用的是德兰尼特AS沥青混凝土增强抗裂纤维,此种纤维具有强度高、不溶解和吸附性强、在溶剂中不膨胀等特点。它不仅是稳定添加剂,更能改善沥青胶体结构,起到加强筋的作用。具体参数指标如表1所示。
2.2 沥青混合料高温稳定性试验
沥青混凝土路面的强度和刚度随着温度升高而下降,为了保证沥青混凝土铺装层在高温季节行车荷载反复作用下,不至于产生诸如车辙、推移、壅包等病害,路面铺装层应具有良好的高温稳定性,即在荷载作用下具有抵抗永久变形的能力。本文采用车辙试验来评价纤维沥青混凝土的高温抗车辙能力,结果表明:加入纤维后,纤维混合料的抗车辙性能得到明显改善。因为车辙的形成过程主要是由于初期沥青混合料本身的压密以及随后沥青混合料的侧向流动变形。加入纤维与未加纤维对混合料的初期压密变形影响不大,但对后期的侧向流动变形有较大影响。加入纤维后纤维吸附及稳定沥青,特别是沥青中较轻的油分被沥青吸附后,表现为沥青软化点的提高,粘度和粘聚力增大,使沥青胶浆劲度增加,提高了沥青混合料的稳定度。另外,纤维吸附沥青会产生溶胀,导致纤维在混合料中交错,从而起到加筋的作用,使沥青混合料的整体性、抗剪性及抗车辙能力提高。
2.3 沥青混合料水稳定性试验
本文进行了浸水马歇尔试验,结果表明在掺加纤维后沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度远远高于规范要求。试验结果表明,加入纤维对沥青混合料的水稳定性有明显的改善作用,主要是因为纤维可以吸收部分沥青,从而增大沥青用量,提高沥青饱和度,并且使粘附在矿料上的结构沥青膜变厚,降低了水对沥青胶浆的侵蚀破坏作用,增强了沥青胶浆抵抗自然环境破坏的能力,使混合料抗水损坏能力增强。
2.4 沥青混合料低温稳定性试验
沥青混合料是一种温度敏感性材料,环境温度的变化会使其使用性能发生很大的变化。随着温度的下降,沥青混合料的强度尽管增大,但变形能力降低也很大,随着温度的降低而变脆、柔性逐渐损失,以致完全丧失沥青混合料常温下具有一定变形能力的优点,并导致出现脆性破坏。
依据有关纤维沥青混凝土低温稳定性试验,以及实体工程的实际运营效果,纤维的加入有效地提高了沥青混凝土材料低温时的柔韧性,减少了在冬季寒冷季节沥青混凝土面层的温缩裂缝和疲劳裂缝。
3 纤维沥青混凝土的施工注意事项
纤维沥青混凝土路面的施工工艺基本与普通沥青混凝土相同,但应注意以下几个方面的问题:
1)保证纤维用量。为了保证纤维添加的计量准确,建议采用自动的纤维添加设备,若没有自动添加设备时,也可以采用其他的添加方式,但要注意添加的时间。
2)保证纤维的均匀拌和。纤维在沥青混合料中的分布直接影响着纤维沥青混凝土的性能,纤维必须均匀分布,不发生结团现象。为了保证纤维的良好分布,在矿料干拌过程中按量加入纤维,先干拌20 s～30 s后,然后加入沥青再进行正常搅拌35 s。
3)碾压达到足够的压实度。由于纤维具有一定的弹性,使沥青混凝土较难压实,故在碾压阶段,可在正常碾压的基础上,加压2遍～3遍,同时要求压实度达到98%以上。
4)其他施工要求。诸如施工安排、各环节的温度、碾压程序等与普通沥青混凝土路面相同。
4 结语
目前国内外已经对纤维沥青混凝土展开深入研究和广泛应用,利用纤维增强沥青混合料,由于纤维的吸附、稳定及多向加筋作用,可以较好地改善沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性,提高抗车辙及抗滑能力和疲劳耐久性,延缓弯沉的增加以及延缓反射裂缝扩展的速度,能较好地提高路面使用水平和延长路面使用寿命。同时,其施工工艺和设备简单可行,无特殊要求,混合料性能却能得到较大幅度改善,具有良好的使用价值及较好的推广应用前景。
参考文献
[1]张争奇,胡长顺.纤维加强沥青混凝土几个问题的研究和探讨[J].西安公路交通大学学报,2001(1):21-22.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.
大粒径沥青混凝土路用性能研究 第10篇
大粒径沥青混合料(Large-stone Asphlt Mixes,简称LSAM)起源于20世纪的美国,是指含有矿料的最大粒径在25~53mm之间得热拌热铺沥青混合料。它的铺筑厚度一般为最大粒径的2.5倍,一次性铺筑厚度11~13mm。级配良好得LSAM可以抵抗较大的塑性和剪切变形,承受重载交通的作用,具有较好的抗车辙能力,很好的提高了沥青路面的高温稳定性。
1 大粒径沥青混凝土内部受力分析
沥青混合料既是一种弹粘塑性体,又是一种多相分散体系。对这种材料进行内部受力研究,其目的就是要考察沥青和骨料在混合料的形成过程中分别所起的作用。我们采用Mohr-Coulomb理论,当采用三轴试验进行研究时,其表达式为:
在一定的力学加载条件下,如果材料一定,那么其强度参数c、φ值是常数,最大主应力σ1和最小主应力σ3之间便具有如下线性关系:σ1=kσ3+b。
将上述两式对等起来,我们便可以最终通过试验方法获得材料的强度参数c、φ的值,即有:
在σ1和σ3的平面内,如果直线的斜率k和截距b是确定的,那么材料的强度参数也是确定的。本研究就是依据上述方法计算两种LSAM的c、准值,并将其与以往得传统沥青混凝土一些实验研究结果进行比较。
1.1 试验设计
1.1.1 原材料性能。
沥青的技术指标试验:本试验选用壳牌重交通石油沥青,技术指标针入度(25℃,5s,100g)(1/10mm)为72.5,延度(15℃,5cm/min)大于100cm,软化点49.8℃,密度1.026g/cm3,含蜡量1.4%。选用沥青符合AH-70#的要求。
1.1.2 石料的技术性质。
本试验粗集料为石灰岩,细集料为天然砂,填料为石灰石矿粉,集料各项性能指标均符合规范要求。实测各组集料毛体积密度见表1。
1.2 矿料级配及最佳油石比的确定
本试验选用两种LSAM,其中A为紧排骨架密实结构,B为松排骨架密实结构。配时采用逐级回配的方法以中值为目标级配。
经大马歇尔试验确定的LSAM最佳油石比为:A级配类型最佳油石比为3.7%,密度为2.422g/cm3,试件成型密度为2.374g/cm3;B级配类型最佳油石比为3.6%,密度为2.463g/cm3,试件成型密度为2.415g/cm3。
1.3 试件制备
试件成型的压实度标准采用98%,则两种LSAM级配试件成型密度见表2,试件采用静压法成型,尺寸为准150mm×150mm。
1.4 三轴试验结果及分析
LSAM的三轴试验,两种不同级配LSAM的三轴试验结果见表2。
1.5 试验总结
1.5.1 本试验提供的LSAM的准值在54°左右,c值在0.11~0.15MPa,与传统沥青混凝土相比,虽然LSAM的最佳沥青用量减少,但c值并没有降低,同时准值却有了很大幅度的增加,说明LSAM具有良好的抗剪能力,摩阻力和嵌挤力显著高于传统沥青混凝土的摩阻力和嵌挤力。
1.5.2 就LSAM而言,粗集料骨架接触度的不同也会对其c、准值产生影响。与松排骨架结构相比,紧排骨架结构的准值较大,c值相对较小,说明紧排骨架结构为形成较高的骨架接触度,而使其粘聚力产生了较大的损失,这会直接影响到LSAM的抗水害、抗低温和耐久性能;松排结构A则不同,虽然其准值与B相比较小,但c值却明显增大,说明该种结构在粗集料骨架具有较高接触度的同时,注意增加了粘聚力的作用,使其在不降低抗高温性能的同时兼顾到其他各种路用性能,具有较好的综合路用性能。
1.5.3 从对形成强度的贡献率角度上看,传统沥青混凝土的粘聚力和内膜阻力对强度的贡献率基本相同,而LSAM则不同,LSAM的强度形成更多地取决于集料颗粒间接触表面的内膜阻力和嵌挤力,即集料的骨架结构。
2 大粒径沥青混凝土高温稳定性分析
沥青混合料的高温稳定性采用60℃车辙试验评价。采用北京慧思迈仪器开发中心研制生产的ZCZO5型全自动双轮车辙试验机,压轮017MPa,试件为用轮碾仪制成30cm×35cm×10cm板,经实验得出:
(1)普通密级配的动稳定度明显小于LSAM的,也就是说LSAM的高温稳定性明显优于普通密级配沥青混合料。
(2)骨架稳定度高的LSAM的高温稳定性要显著高于骨架稳定度低的LSAM,这是由于在高温状态下沥青混合料抵抗抗剪变形的能力主要依靠粗集料的嵌挤作用来承担。故级配良好的LSAM可以抵抗较大的塑性和剪切变形,承受重载交通的作用,具有较好的抗车辙能力,提高了沥青路面的高温稳定性。
3 大粒径沥青混凝土水稳定性分析
评价大粒径沥青混凝土的水稳定性的方法不多,现在用残留稳定度MS0。
从试验结果来看,浸水马歇尔试验残留稳定度MS0,均大于80%,得出LSAM的水稳定性比较好。试验过程中,1#级配的残留稳定度有大于100%的现象,说明大粒径沥青混合料的水稳定性。
实验总结:
(1)LSAM抗水害能力普遍优于普通沥青混合料的抗水害能力。
(2)密实结构好的混合料的水稳定性通常优于密实结构差的水稳定性。
4 结论
大粒径沥青混合料配合比设计的关键是矿料级配,并采用体积指标确定沥青用量。对于不同级配型式的LSAM,其路用性能表现出较大的差异。对于不同等级的交通量应采用不同的级配,级配的选定应综合考虑各方面的因素。骨架稳定性高的LSAM级配具有较好的高温稳定性,而骨架稳定度低的LSAM级配具有较好的抗疲劳性能和低温抗裂性能,即从沥青混合料组成结构分析,增大粗集料用量,使其形成骨架,这对于沥青混合料的高温稳定性十分有利,但骨架作用太强,势必影响和减弱沥青混合料的其他性能。对于以高温稳定性和抗水害为主的地区,可以采用骨架稳定度稍低一些的级配,针对大多地区要通过试验寻找一个能兼顾水热稳定性的合理级配。大粒径沥青混合料通过增大粒径,既降低油量,又在不增加造价的情况下,增强了沥青路面的抗车辙能力,以及减缓反射裂缝的发生。合理有效使用LSAM,对于减轻沥青路面车辙、剪切破环等病害,提高路面的使用性能,延长路面的使用寿命,具有重要的现实和经济意义。
参考文献
[1]沈金安.沥青与沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]姚祖康.路面[M].北京:人民交通出版社,1999.
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