應(yīng)力控制下橡膠顆粒瀝青混合料疲勞模型

結(jié)合馬歇爾試驗(yàn)對(duì)最佳瀝青用量進(jìn)行確定,采用低溫劈裂實(shí)驗(yàn)并以抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變、破壞勁度模量,對(duì)外摻法連續(xù)密級(jí)配橡膠顆粒瀝青混合料的低溫力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明:在低溫環(huán)境中,隨著溫度的逐漸降低,抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變和破壞勁度模量3種指標(biāo)的變化率較大,力學(xué)性能變化顯著。

我國北方地區(qū)冬季氣候寒冷,路面積雪結(jié)冰對(duì)公路發(fā)展和交通安全運(yùn)營的制約因素越來越受到各界人士的關(guān)注。asymptotic模型可以應(yīng)用于不同溫度下橡膠顆粒瀝青混凝土路面抑制結(jié)冰性能衰減規(guī)律的研究。通過asymptotic模型可以預(yù)估不同輪碾作用次數(shù)下、不同橡膠顆粒摻量下的擺值,預(yù)估擺值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)擺值滿足線性關(guān)系,擬合程度非常好,相關(guān)系數(shù)較高。

根據(jù)干法橡膠顆粒瀝青混合料試驗(yàn)路的試驗(yàn)和施工,總結(jié)了該方法的施工工藝參數(shù)。干法橡膠顆粒瀝青混合料配比設(shè)計(jì)橡膠顆粒按等體積條件摻配,折算后占集料總質(zhì)量的2%;由于橡膠顆粒的加入,混合料拌合溫度比普通混合料提高約5~10℃;拌合時(shí)間不少于90s?；旌狭蠅簩?shí)采用二次碾壓工藝,給出了初次碾壓和二次碾壓的溫度及壓實(shí)次數(shù)。經(jīng)檢測(cè),試驗(yàn)路抗滑性能、滲水性能等指標(biāo)優(yōu)于普通混凝土,壓實(shí)效果良好。

提出采用懸浮-骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行橡膠顆粒改性瀝青混合料級(jí)配組成設(shè)計(jì)的思路,通過馬歇爾試驗(yàn)研究了橡膠顆粒摻量為2%及3%時(shí)混合料的體積特性,并對(duì)其路用性能和耐久性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:懸浮-骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法用于橡膠顆粒改性瀝青混合料級(jí)配組成設(shè)計(jì)是可行的,按此方法設(shè)計(jì)的混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及耐久性,各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

在普通ac-20瀝青混合料基礎(chǔ)上,摻入廢舊輪胎橡膠顆粒,并采用抗彎拉強(qiáng)度和最大彎拉應(yīng)變指標(biāo)對(duì)其低溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明,抗彎拉強(qiáng)度越高,材料抵抗破壞的能力就越強(qiáng),低溫時(shí)收縮應(yīng)力的能力也越強(qiáng),瀝青混合料的低溫抗裂性能越好。最大彎拉應(yīng)變?cè)酱?表明瀝青混合料在低溫下能夠承受的應(yīng)變?cè)酱?瀝青混合料的低溫抗裂性能就越好。因此,采用低溫彎曲試驗(yàn)來評(píng)價(jià)摻橡膠顆粒的瀝青混合料的低溫抗裂性能是合理的。

近年來,隨著橡膠粉工業(yè)化生產(chǎn)的推動(dòng)及路面結(jié)構(gòu)研究的深入,橡膠粉作為一種新型道路建筑材料,能顯著改善瀝青混凝土的性能,被越來越多地應(yīng)用到公路工程建設(shè)中。這樣既能處理掉大量廢輪胎,又不污染環(huán)境,還能實(shí)現(xiàn)廢棄輪胎的資源再利用。一、橡膠顆粒瀝青混合料的路用性能及設(shè)計(jì)施工特點(diǎn)1.橡膠顆粒瀝青混合料的路用性能。隨著橡膠顆粒的摻入,瀝青混合料的彈性在較大溫度范圍內(nèi)得到了提高,在較高的使用溫度

橡膠顆粒瀝青混合料的級(jí)配,采用車轍試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)等分析橡膠顆粒瀝青混合料的高溫、低溫、抗水損害等基本路用性能。論證將廢舊輪胎橡膠顆粒作為骨料應(yīng)用于筑路用的瀝青混合料的可行性。

通過擺式摩擦系數(shù)儀和鋪砂法分別檢測(cè)了成型板式試件的摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度,對(duì)五種級(jí)配對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究認(rèn)為,將橡膠顆粒添加到路面中可以改善路面的抗滑性,橡膠顆粒的摻量越多,路面的抗滑性能越好。外摻法獲得的瀝青混合料的抗滑性能要優(yōu)于內(nèi)摻法的。此外,可通過控制關(guān)鍵篩孔4.75的通過率來調(diào)控混合料的抗滑性能。

為了評(píng)價(jià)高彈粗糙橡膠顆粒瀝青混合料(hrram)中不同摻量的橡膠顆粒對(duì)混合料路用性能的影響,文章采用二次雙面馬歇爾成型試驗(yàn)方法對(duì)不同橡膠顆粒摻量(橡膠顆粒質(zhì)量與礦料質(zhì)量之比為0％、1.5％、2.5％、3.5％)的hrram進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化配合比設(shè)計(jì),并分別對(duì)瀝青混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能以及抗?jié)B性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究.試驗(yàn)結(jié)果表明:橡膠顆粒的摻量控制在1.5％～2.5％,hrram具有更顯著的路用性能.

廢舊橡膠顆粒改性瀝青混合料需要采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。推薦使用sma瀝青混合料,橡膠顆粒宜選用2.36mm~4.75mm的級(jí)配,摻量宜控制在2%~3%。橡膠顆粒對(duì)瀝青混合料的改性主要體現(xiàn)在增強(qiáng)混合料的抗車轍性能。

以ac-13級(jí)配為基礎(chǔ),將橡膠顆粒代替部分集料摻入混合料中,以低溫彎曲試驗(yàn)為評(píng)價(jià)方法對(duì)不同橡膠顆粒摻量下瀝青混合料的低溫抗裂性進(jìn)行研究,并引入應(yīng)變能密度值對(duì)混合料的低溫抗裂性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).試驗(yàn)結(jié)果表明:橡膠顆粒瀝青混合料試件的破壞微應(yīng)變均超過2300,滿足冬寒區(qū)的技術(shù)指標(biāo);無論是否摻加橡膠顆粒,隨著溫度的下降,瀝青混合料破壞時(shí)的最大彎拉強(qiáng)度增大,彎拉應(yīng)變降低,勁度模量增大;彎曲應(yīng)變能密度在膠粒摻量為1%左右時(shí)具有較大的彎曲應(yīng)變能密度值,此時(shí)橡膠顆粒瀝青混合料具有較好的低溫抗裂性.

文章編號(hào):1005-0574-(2010)03-0029-03 廢舊橡膠顆粒瀝青混合料抗滑性能的研究 畢宇聲 1 ,史宏江 2 (1通遼市交通局高等級(jí)公路管理辦公室,內(nèi)蒙古通遼028000;2內(nèi)蒙古通遼市交通工程局) 摘要:通過擺式摩擦系數(shù)儀和鋪砂法分別檢測(cè)了成型板式試件的摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度,對(duì)五種級(jí)配對(duì)應(yīng)的摩擦 系數(shù)、構(gòu)造深度進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究認(rèn)為,將橡膠顆粒添加到路面中可以改善路面的抗滑性,橡膠顆粒的摻量越多,路面 的抗滑性能越好。外摻法獲得的瀝青混合料的抗滑性能要優(yōu)于內(nèi)摻法的。此外,可通過控制關(guān)鍵篩孔4.75的通過率來 調(diào)控混合料的抗滑性能。 關(guān)鍵詞:道路工程;廢舊橡膠顆粒;抗滑性;構(gòu)造深度;摩擦系數(shù) 中圖分類號(hào):u4141文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a abstract:theco

界面改性橡膠顆粒瀝青混合料路用性能研究

采用70號(hào)基質(zhì)瀝青,對(duì)應(yīng)用不同界面改性技術(shù)、摻量為2%及3%的橡膠顆粒瀝青混合料的路用性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并與普通橡膠顆粒瀝青混合料及sbs改性瀝青混合料進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:橡膠顆粒瀝青混合料路用性能良好,環(huán)烷油預(yù)處理及tor界面改性技術(shù)可進(jìn)一步提高其路用性能。其中,環(huán)烷油預(yù)處理對(duì)混合料低溫抗裂性有顯著改善,而tor改性能顯著提高混合料水穩(wěn)定性,但兩種界面改性技術(shù)對(duì)混合料的高溫穩(wěn)定性改善均甚微。橡膠顆粒摻量提高對(duì)混合料耐久性不利,其摻量建議不超過3%。

將1~3mm橡膠顆粒用在彈性瀝青混合料中,并運(yùn)用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)(sgc)成型進(jìn)行混合料空隙率的修正。試驗(yàn)表明普通馬歇爾一次成型試驗(yàn),可滿足混合料的設(shè)計(jì)要求;橡膠顆粒的最佳摻量可使路用性能達(dá)到最佳。

對(duì)連續(xù)型密級(jí)配普通瀝青混合料和橡膠顆粒瀝青混合料降噪特性進(jìn)行了研究,并分析了不同橡膠顆粒摻量,以及不同橡膠顆粒粒徑下混合料減振降噪性能的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明:將廢舊橡膠顆粒應(yīng)用于連續(xù)密級(jí)配路面具有可行性。當(dāng)混合料中橡膠顆粒摻量增加、粒徑減小時(shí),混合料的構(gòu)造深度和動(dòng)態(tài)模量增大,回彈率、回彈值、豎向振動(dòng)加速度及相位角減小,表明橡膠顆粒瀝青混合料的降噪性能提高。此外,不同加載頻率的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)還表明車速越高,路面/輪胎間的能量衰減越慢,振動(dòng)噪聲越大。

為了研究橡膠顆粒瀝青混合料的黏彈性能,對(duì)不同溫度下3種橡膠顆粒摻量的瀝青混合料進(jìn)行了蠕變性能試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn),采用burgers模型表征橡膠顆粒瀝青混合料的黏彈性能,分析了溫度和橡膠顆粒摻量對(duì)于瀝青混合料黏彈性能的影響。結(jié)果表明:隨著溫度的升高和橡膠顆粒摻量的增加,蠕變變形量逐漸增大,2%橡膠顆粒摻量下瀝青混合料的常、高溫穩(wěn)定性較好,60℃下4%橡膠顆粒摻量的瀝青混合料出現(xiàn)嚴(yán)重的蠕變損傷現(xiàn)象。瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量隨著橡膠顆粒摻量的增大而降低,摻量為2%后繼續(xù)提高橡膠顆粒摻量對(duì)動(dòng)態(tài)模量影響較小。綜合上述因素,確定合理的橡膠顆粒摻量為2%。

以ac-13級(jí)配為基礎(chǔ),橡膠顆粒代替部分細(xì)集料摻入混合料中,對(duì)橡膠顆粒瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾和高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:與普通瀝青混合料相比,橡膠顆粒瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度有所降低,流值稍微偏大,但當(dāng)采用二次成型工藝時(shí),馬歇爾穩(wěn)定度較一次成型工藝顯著提高;橡膠顆粒瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性較普通瀝青混合料有一定程度的提高。

通過對(duì)橡膠顆粒瀝青混合料進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn),并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)和灰熵法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明:對(duì)于不同摻量橡膠顆粒的瀝青混合料,摻加3%橡膠顆粒能顯著提高瀝青混合料的低溫性能,其灰熵關(guān)聯(lián)度順序?yàn)?瀝青用量>流值>毛體積密度>空隙率。

由于橡膠顆粒的加入,對(duì)混合料馬歇爾穩(wěn)定度和流值產(chǎn)生了顯著影響,和設(shè)計(jì)要求范圍有偏差。因此,橡膠顆粒瀝青混合料最佳瀝青用量再單一的運(yùn)用馬歇爾方法嚴(yán)格按照規(guī)范的范圍來確定,不能很好的確保混合料的高溫穩(wěn)定性。本文采用四種混合料級(jí)配,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和車轍試驗(yàn)分別確定最佳瀝青用量oaca和oacb,取二者均值作為最終的最佳瀝青用量oac。路用性能檢驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)橡膠顆粒瀝青混合料而言,此方法優(yōu)于傳統(tǒng)的馬歇爾法。

分析了橡膠顆粒瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)與防凍抗滑作用機(jī)理。為保證橡膠顆粒瀝青混合料的結(jié)構(gòu)整體性和密實(shí)性,確定混合料類型采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。由于橡膠顆粒的密度與集料的密度差距較大,傳統(tǒng)瀝青混合料級(jí)配組成范圍和設(shè)計(jì)方法顯然已不再適用于橡膠顆粒瀝青混合料。根據(jù)橡膠顆粒瀝青混合料的材料組成特點(diǎn),針對(duì)橡膠顆粒瀝青混合料進(jìn)行了基于主骨料嵌擠的體積法優(yōu)化,提出了橡膠顆粒瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)方法。依據(jù)此級(jí)配設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了橡膠顆粒瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)實(shí)例分析。結(jié)果表明:按照此級(jí)配設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的橡膠顆粒瀝青混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,設(shè)計(jì)的橡膠顆粒瀝青混合料具有良好的路用性能。

瀝青路面低溫開裂是一種常見的病害類型,也是道路工作者比較關(guān)注的問題。文章采用連續(xù)密級(jí)配ac-20,通過低溫彎曲試驗(yàn)和低溫抗裂試驗(yàn),研究橡膠顆粒摻量、橡膠顆粒粒徑對(duì)混合料低溫性能的影響。結(jié)果表明:隨著橡膠顆粒粒徑的減小,低溫性能呈增強(qiáng)趨勢(shì);在一定范圍摻量下,橡膠顆粒摻量增大,低溫性能提高。