文摘

本研究旨在优化面层之间的粘结性能和路面使用或底层层并进一步提高服务的质量和耐久性open-graded摩擦与小粒径骨料(超薄大)。超薄大包括水性环氧树脂乳化沥青粘结层(我们)与9.5毫米open-graded沥青混凝土名义最大骨料粒度级配进行优化。open-graded沥青混合料的施工时间。路面性能、耐磨性和超薄大的层间粘结耐久性综合评估。结果表明,基于open-graded沥青混合料的基本性质,其沥青骨料比例建议5.0 -5.5%。基于层间剪切强度,建议open-graded沥青混合料是我们后立即铺粘接材料是喷,和粘结层不扩散聚合。包含20%的我们水性环氧树脂(回答)建议作为超薄大,粘结层和优化喷涂量是1公斤/米2。超薄大好的antisliding,排水,和耐磨性能。层间粘结性能、水稳定性和耐久性我们粘结层明显优于高粘度沥青(HVA)和sbs改性沥青。我们结合层可以更好地抵抗层间剪切破坏,提高服务质量和服务的超薄大生活。

1。介绍

open-graded摩擦与小粒径骨料(超薄大)能有效修复早期的轻微的损失和表面功能使用路面,改善行车安全滑条件下(1,2]。与microsurfacing相比,超薄大具有一定的结构强度和排水功能。更有利于其阻力的综合伤害复杂的环境如高温、多雨,沉重的负荷。超薄大不仅可以用作预防性维护措施修复使用的路面也被用于新路面的面层(3]。

罗等人用环氧沥青作为粘结剂,名义上的最大总大小的超薄大4.75毫米和9.5毫米设计,结果显示优越的整体性能的超薄环氧沥青大比传统超薄大(2]。cold-mixed超薄多孔摩擦与水性环氧树脂/聚氨酯复合乳化沥青是由杨等人,结果显示,当降雨强度是35毫升/ s / m2,英国摆磨损过程的数字66 - 73症(3]。Coleri等人得到了x射线计算机断层扫描(CT)图像大空隙的全面加速路面车辙试验(APT)标本。孔隙结构的变化和水渗流的磨损过程进行了研究,和车辙形成机理分析了图像处理技术(4,5]。王等人发现,柔性路面的疲劳和永久变形损伤后可以有效地减少铺平了超薄大(6]。Pasquini等人研究了橡胶沥青的力学性能大,如刚度、疲劳、和永久变形7]。艾克等人发现,多孔摩擦过程可以提高雨天行车安全,提高水质的雨水流经了人行道上。在雨天,悬浮物的污染物和颗粒物的径流多孔摩擦课程与传统的沥青路面相比减少了至少90% (8,9]。曾庆红等人准备三种面层,dense-graded AC-13C, semiopen-graded NovaChip c型,和open-graded OGFC-13。OGFC-13显示最好的结构深度和渗透系数,但其层间抗剪强度是可怜的10]。总之,目前的相关研究主要集中在混合比例优化、粘合剂的性能提升,道路性能评估的超薄大11- - - - - -15]。缺乏系统研究之间的层间粘结性能和其耐久性路面或使用的磨损过程和基本层。由于层间粘结性能差,超薄大经常受到层间位移、脱皮、开裂。同时,水不足所造成的损害,层间的防水性能可以加速超薄大伤害(10]。因此,有必要进一步提高层间防水粘结超薄大的系统。层间的防水粘结材料包括改性沥青、稀释沥青、改性乳化沥青和环氧树脂16]。与热沥青相比,改性乳化沥青可以喷洒在正常温度、环保的优点,节能,方便施工,安全。改性乳化沥青是一个被广泛研究和应用层间防水粘结材料。水性环氧树脂乳化沥青(我们)形成三维网络结构的物理化学交联水性环氧树脂和固化剂(回答),保持良好的热稳定性、粘接强度和防水性能的环氧树脂具有良好的建设和乳化沥青的优点[17- - - - - -22]。在公路工程领域,许多研究已经进行我们作为microsurfacing粘结剂和冷拌沥青混合料23- - - - - -26]。与此同时,我们作为防水粘结材料用于水泥混凝土桥面铺装也进行了一些研究。刘等人我们应用于桥面铺装防水粘结层的研究结果表明,其抗剪强度,抗拔强度和剪切疲劳性能比高粘度沥青和sbs改性沥青(27,28]。上述研究表明,我们具有良好的层间粘结性能和水稳定。然而,很少有相关研究我们的应用程序之间的粘结层超薄大空隙和路面或底层使用层。

在此基础上,我们被选为超薄大的层间粘接材料。粘结层和建设时机open-graded沥青混合料进行了优化。路面性能、耐磨性和层间粘结耐久性的超薄大综合评估。具有重要意义在改善超薄大的应用效果,确保道路交通安全、延长道路使用寿命。它奠定了基础的进一步应用超薄大在炎热和潮湿的地区。

2。试验材料和方法

2.1。原材料

超薄大准备摘要包括我们open-graded沥青混凝土粘结层和2 - 2.2厘米和9.5毫米名义最大骨料大小分级。我们是白手起家的乳化的方案,然后修改。高粘度沥青(HVA)和sbs改性沥青被选为对照组的层间粘结材料。的主要材料open-graded沥青混合料包括HVA、玄武岩骨料(SiO的内容2是45 - 52%)和石灰岩的矿物填料。原材料的技术指标符合有关技术要求的技术规范透水沥青路面(CJJ / T 190 - 2012),中国(29日]。每个材料的主要技术指标如表所示1- - - - - -5。

表1
我们的主要技术指标。
表2
高粘度沥青的主要技术指标。
表3
sbs改性沥青的主要技术指标。
表4
玄武岩骨料的主要技术指标。
表5
石灰岩的矿物填料的主要技术指标。
2.2。分级

目前,名义上的最大大小用于预防性维护的总磨损过程不到10毫米。常见的超薄大可分为两种类型,粗类型主要由骨料粒径的4.75 - -9.5毫米,和优良的类型主要包括骨料粒径的2.36 - -4.75毫米。为了使摩擦课程更好的排水性能和适应的破坏作用大交通量和重型负载,粗级配选择类型。指PAC-10混合物的分级推荐CJJ / T 190 - 2012年,中国(29日),和相关的研究成果(1- - - - - -4),小粒径骨料open-graded确定沥青混合料,和具体分级如表所示6。沥青骨料比最初设定在5水平的4.5%,5%,5.5%,6%,6.5%。

表6
混合物的分级。
2.3。测试方法

首先,open-graded沥青混合料的基本性质进行了测试,以确定其沥青骨料比例。我们被选为层间粘接材料,和粘结层超薄大优化的层间剪切强度测试。我们已经与HVA和sbs改性沥青层间粘结材料。open-graded沥青混合料的施工时间。路上超薄大的属性进行了研究。最后,耐磨性的超薄大被加载磨损试验,评估和层间粘结耐久性的超薄大决心。

2.3.1。测试方法Open-Graded沥青混合料的基本性质

根据相关的要求标准测试方法的公路工程沥青和沥青混合物(JTG e20 - 2011),中国(30.),Schellenberg粘合剂排水试验,Cantabro测试,孔隙率测试和马歇尔稳定性试验。最大和最小沥青骨料比例小粒径的骨料open-graded沥青混合料根据粘结剂测定排水质量损失和Cantabro质量损失(2]。此外,沥青骨料比例进行优化根据孔隙百分比,%连接孔隙,马歇尔和马歇尔稳定试验标本。每组五个样品进行了测试,平均三个有效的测试结果报告。

2.3.2。测试方法的粘结层优化

(1)测试方法聚合传播方案的优化。目前,层间剪切强度主要用于评价层间粘结性能和防水粘结层的剪切强度27,28]。确定传播的影响骨料粘结层的粘结性能,摩擦过程组成的复合结构标本3厘米AC-13沥青混合料+粘结层(包括扩散聚合和nonspreading骨料)+ 2厘米小粒径骨料open-graded沥青混合料(30厘米×30厘米)准备,和他们的层间剪切强度进行了测试。评价高温粘结性能的粘结层,层间剪切强度测试25°C, 40°C, 60°C。在这个实验中,我们回答的内容是20%,其喷涂量是1公斤/米2。sbs改性沥青和HVA被选为层间粘结材料的对比,和他们的喷涂量为1.8公斤/米2。根据JTG e20 - 2011,中国(30.),形成的复合结构的标本。首先,3厘米AC-13沥青混凝土路面成立,固化,脱模。第二,指定的层间粘接材料的质量在其表面喷洒。4.75 - -9.5 mm玄武岩骨料是快速和均匀分布,覆盖率为60%与扩散聚合(标本)。复合结构标本与聚合和传播nonspreading相同条件下总被治愈。我们被乳化,干后,2厘米小粒径骨料open-graded沥青混合料是铺成的。治愈后25°C 7 d,核心标本与直径10厘米钻复合结构。最后,核心标本保存在25°C, 40°C,和60°C的恒温烤箱4 h,分别,然后直接剪切试验是由长安大学利用直剪仪和剪切率为10毫米/分钟。

(2)测试方法我们作曲和喷涂量的决心。我们结合材料回答的关键组成部分。回答的内容直接影响我们的高温稳定性和耐久性粘合层。同时,我们的喷涂量也会影响层间粘结性能,所以有必要进行研究成分和喷洒的我们。目前,当我们作为层间粘接材料在公路工程领域,回答的内容一般都是15 - 25%,及其喷涂量是0.6 - -1.2公斤/米2(27,28]。在这项研究中,回答的内容被设定为三个级别的15%,20%,25%。喷涂的我们被设定为三个级别的0.6公斤/ m20.8公斤/米2和1.0公斤/米2。根据确定总传播和层间粘结材料喷涂方案,摩擦过程复合结构标本制备和治愈。复合结构的层间剪切强度测试来优化我们焊接材料的成分和喷涂量。

2.3.3。测试方法的Open-Graded沥青混合料施工时间的决心

确定open-graded的影响沥青混合料施工时间在层间粘结性能,两个方案设计准备摩擦复合结构的标本。一是为open-graded沥青混合料粘接材料后喷涂,另一个是铺平了open-graded沥青混合料我们乳化后,晒干。的建设时间open-graded沥青混合料是由比较复合结构的层间剪切强度的标本。测试标本根据总传播计划,准备作文,喷洒大量的我们决定在这个研究。除了open-graded沥青混合料的摊铺时间,样品的结构和大小,制造和性能测试方法一样的粘结层优化测试方法2.3。2。

2.3.4。测试方法的Open-Graded摩擦道路性能和耐久性

根据优化沥青骨料比open-graded沥青混合料和粘结层方案,摩擦过程组成的复合结构标本3厘米AC-13沥青混合料+粘结层+ 2厘米小粒径骨料open-graded沥青混合料(30厘米×30厘米)准备。根据JTG e20 - 2011,中国(30.),而公路路基和路面的现场测试方法(JTG 3450 - 2019),中国(31日),路面摩擦过程的性能进行了测试。60°C的动态稳定车辙测试是用来评估其高温稳定性。的排水性能摩擦课程评估通过测量渗透系数与路面渗透仪。antisliding摩擦过程的性能是评价由英国摆数。的水稳定摩擦过程被浸水马歇尔稳定评估,浸Cantabro质量损失,和浸层间剪切强度。通过四轮磨损试验机的加载磨损试验长安大学的摩擦过程的耐磨性是评价累积磨损质量损失速率和累积磨损深度和层间剪切强度的摩擦过程后加载磨损测试评价层间粘结耐久性。

(1)水稳定性试验。浸水马歇尔稳定试验之前,标准马歇尔标本被放置在一个60±1°C恒温水箱48 h。然后马歇尔稳定性测试在马歇尔稳定计。浸Cantabro测试之前,标准马歇尔标本被放置在一个60±1°C恒温水箱48 h。然后采集标本,放置在25°C 24 h。随后的测试是根据Cantabro测试方法。在浸层间剪切试验之前,10厘米的核心标本复合标本沉浸在25±1°C恒温水箱48 h,然后直接剪切试验进行了25°C利用直剪仪。

(2)耐久性测试。摩擦过程复合结构标本制备和治愈25°C 7 d。然后进行了磨损试验在25°C。聚氨酯轮胎(直径20厘米,5厘米宽)具有良好的耐磨性和肖氏硬度70 - 75年被选为测试轮。测试轮压力为0.7 MPa。试样的磨损深度测试每轮测试一次装货数量增加穿5000倍,和加载磨损后试样的质量重来计算累计质量损失速率。总加载磨损时间被设置为100000次。装货穿100000倍后,核心标本与钻孔直径10厘米。层间剪切强度测试来评估层间粘结性能的耐久性。测试过程如图1。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图1
耐久性测试。(一)样品制备。(b)磨损试验。(c)直接剪切试验。

3所示。结果与讨论

3.1。Open-Graded沥青混合料的基本性质

根据沥青骨料比例,基本性质的小粒径骨料open-graded沥青混合料进行了测试。Cantabro测试结果的质量损失、粘合剂排水质量,孔隙百分比,马歇尔稳定图所示2。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图2
open-graded沥青混合料的基本性能:(a) Cantabro质量损失和粘合剂排水质量;(b)孔隙百分比和连接孔隙百分比;(c)马歇尔稳定度和流值。

从图可以看出2随着沥青骨料比例的增加,open-graded Cantabro质量损失的沥青混合料逐渐减少,和抗剥落不断改进。的粘合剂排水质量混合物逐渐增加,但仍不到0.12%。根据Cantabro混合物的质量损失和粘合剂排水质量,建议open-graded沥青混合料的沥青骨料比例不应低于5%。

确保排水性能的摩擦,open-graded沥青混合料应该有一定的孔隙率,尤其是连接孔隙百分比。与沥青骨料比例的增加,孔隙率和连接孔隙百分比的混合物先增加然后减少,和他们两人达到最大值时,沥青骨料比例为5%,分别是22.3%和16.5%。建议的沥青总比小粒径骨料open-graded沥青混合料不应大于6%。

马歇尔稳定被用来评估混合物的结构强度。与沥青骨料比例的增加,混合的马歇尔稳定增加,然后下降,和流值逐渐增加。马歇尔稳定度达到最大值时,沥青骨料比例是5.5%,6.57 KN。确保摩擦的强度,建议沥青骨料比例不应低于5%。

考虑到抗剥落、孔隙率和open-graded沥青混合料的结构强度,沥青骨料比例的小粒径骨料open-graded沥青混合料建议5.0 - -5.5%。

3.2。粘结层优化

提高服务质量和耐久性的超薄大空隙,我们被选为层间粘结材料之间的粘结性能优化摩擦层和底层。通过测试的层间剪切强度摩擦复合结构的标本,它是决定是否有必要总层之间传播。成分和喷涂的我们层间粘接材料推荐。

3.2.1之上。扩散聚合层间粘结性能的影响

在每个测试温度、复合结构的层间剪切强度标本的聚合和传播nonspreading聚合进行了测试。结果如图所示3。


图3
扩散聚合层间粘结性能的影响。

从图可以看出3的层间剪切强度复合结构标本准备不同的层间粘结材料在不同程度上降低测试温度的增加。分析表明,沥青材料软化不断随着温度的增加,粘结性能下降。在每个测试温度下,我们的层间剪切强度优于HVA和sbs改性沥青粘结材料,表现出更好的层间粘结性能。

当HVA和sbs改性沥青作为层间粘结材料,60°C层间粘结层的抗剪强度传播总体高于nonspreading聚合,但25°C和40°C层间剪切强度的粘结层总都低于nonspreading总蔓延。在每个测试温度下,我们结合层的层间剪切强度传播总约为0.03 - -0.07 MPa低于nonspreading聚合。分析表明,传播总减少open-graded沥青混合料之间的接触面积和层间粘结材料,导致层间粘结性能的降低。因此,在本文中,我们使用了层间粘接材料,nonspreading骨料和粘结层方案被选中。

3.2.2。我们组成和喷涂量的决心

之间的层间粘结性能改善摩擦层和底层,成分和喷涂量的影响我们粘接材料的层间粘结性能进行了研究。层间剪切强度测试结果如图所示4。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图4
我们结合层的层间剪切强度:(a) 25°C;(b) 40°C;(c) 60°c。

从图4,回答内容的增加,我们结合层的层间剪切强度逐渐增加。层间剪切强度增加了0.05 - -0.2 MPa时,回答内容从15%上升到20%,而层间抗剪强度增加时回答内容从20%上升到25%。这可能是因为当回答内容很低,回答内容的增加,沥青和环氧树脂互穿网络结构的逐渐形成,和层间粘结性能增加。环氧树脂含量的不断增加,环氧树脂,与沥青没有形成网络结构,焊接性能的增长不再是显而易见的。因此,建议在我们回答的内容粘接材料是20%。

测试温度的25°C和40°C,我们喷涂量的增加,层间剪切强度逐渐增加。回答的内容20%,喷涂时数量是1公斤/米2层间剪切强度达到最大值,是0.726 MPa。的高温60°C,喷涂量的增加,层间剪切强度增加,然后降低。获得的最大价值是喷涂量0.8公斤/米2。考虑到我们的层间粘结性能在不同的温度下,建议我们的喷涂量是1公斤/米2。

3.3。Open-Graded沥青混合料施工时间的决心

确定的影响open-graded沥青混合料施工时间在层间粘结性能,摩擦过程复合结构标本两方案的准备。他们的层间剪切强度测试结果如图5。


图5
沥青混合料施工时间的影响层间粘结性能。

从图可以看出5当我们作为层间粘结材料,其层间剪切强度条件下的同步建设open-graded沥青混合料约为0.05 - -0.10 MPa高于异步施工。条件下的同步建设,我们结合层的层间剪切强度是0.09 - -0.17 MPa高于HVA和sbs改性沥青粘结材料。分析表明,在我们喷洒后,它逐渐固化的环氧树脂在固化过程中蒸发的水。热固性环氧树脂,其中一些是不可逆的固化后,导致粘结性能的降低。因此,建议为open-graded沥青混合料后我们粘接材料是喷。

3.4。道路摩擦过程的性能和耐用性

基于优化沥青骨料比open-graded沥青混合料和粘结层方案,摩擦过程复合结构标本准备。高温稳定性、抗滑、排水和水稳定性能摩擦过程的全面评估。摩擦过程的耐磨性和层间粘结耐久性进行了研究。

3.4.1。路面摩擦过程的性能

高温稳定性、antisliding性能、排水性能、水稳定性能,和层间粘结水稳定摩擦过程的全面测试,结果如图所示6。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图6
的公路性能摩擦过程:(a)动态稳定,英国摆数量和渗透系数;(b)浸水马歇尔稳定和Cantabro质量损失;(c)浸层间剪切强度。

从图可以看出6(一),当沥青骨料比例为5.5%,摩擦过程的动态稳定性达到最大值,这是7180次/毫米。很明显高于3500次/ mm中指定的要求CJJ / T 190 - 2012,中国(29日),显示良好的高温稳定性。英国摆式摩擦当然高于69症。它显示了antisliding antisliding性能好,能有效恢复旧路面的功能。与沥青骨料比例的增加,摩擦过程的水渗透系数逐渐降低,但仍高于800毫升/ 15 s中指定CJJ / T 190 - 2012,中国(29日]。它可以改善滑条件下的行车安全。

从图可以看出6 (b)当沥青骨料比例为5.5%,摩擦过程的浸水马歇尔稳定达到最大值,这是6.25 kN。浸马歇尔残留稳定比率为95.4%。与Cantabro质量损失相比,浸Cantabro质量损失了一定的增加,但仍低于5.3%,表现出良好的水稳定性能。

从图可以看出6 (c)的层间剪切强度的摩擦过程复合结构由三种层间粘结材料浸渍处理后不同程度下降。我们25°C层间剪切强度的粘结层是0.665 MPa浸后治疗。我们的层间粘结性能仍优于HVA和sbs改性沥青。浸泡处理后,我们结合层的层间剪切强度保留率最高,其次是HVA。我们结合层显示了更好的浸粘结性能和水稳定性。它可以更好的保证服务质量和耐久性的摩擦。

3.4.2。摩擦的耐久性

通过加载磨损试验、摩擦过程的耐磨性是评价累积磨损质量损失速率和累积磨损深度。层间剪切强度的摩擦过程后加载磨损测试评价层间粘结耐久性。结果如图所示7。

(一)
(一)
(b)
(b)
图7
摩擦过程的耐久性:(a)耐磨性;(b)加载磨损后层间剪切强度。

对图的分析7(一)表明,随着穿加载的时候穿的增加,累积磨损质量损失速率和累积磨损摩擦课程深度逐渐增加。在加载的初始阶段磨损,累积磨损质量损失速率和累积磨损深度迅速增加。穿时间的不断增加,磨损质量损失和磨损深度的增长逐渐趋于稳定。在加载的初始阶段磨损,摩擦逐渐压实,使磨损深度迅速增加,然后逐渐趋于稳定。装货穿100000倍后,累积的磨损质量损失速率和累积磨损深度摩擦课程分别为2.3%和1.2毫米,分别,他们两个都在较低的水平。摩擦过程仍有足够的孔隙率和纹理深度以确保其排水和antisliding性能。这表明摩擦过程具有良好的抗磨性能。

从图可以看出7 (b)的层间剪切强度三种粘结层在一定程度上减少100000倍后加载磨损。我们结合层的层间剪切强度仍高于HVA和sbs改性沥青。我们的层间剪切强度保留率粘结层最高加载磨损后,HVA紧随其后。随着测试温度的增加,每个粘结层的层间粘结耐久性逐渐减少。但是我们的层间剪切强度保留率粘结层是超过89%。它显示了更好的层间粘结耐久性。我们可以使用的层间粘接材料open-graded摩擦过程。

4所示。结论

(1)考虑到抗剥落、孔隙率和open-graded沥青混合料的结构强度,沥青骨料比例的小粒径骨料open-graded沥青混合料建议5.0 - -5.5%。(2)我们结合层的层间粘结性能优于HVA和sbs改性沥青的粘结材料。建议open-graded沥青混合料是我们后立即铺粘接材料是喷,和粘结层不扩散聚合。(3)合适的内容我们回答的层间粘接材料是20%。建议我们的喷涂量粘结层是1公斤/米2。25°C层间抗剪强度大于0.726 MPa。(4)我们结合层可以有效改善层间粘结性能、水稳定性和持久性的摩擦。摩擦过程显示了良好antisliding、排水、水稳定性和耐磨性能。(5)在本文中,我们结合层open-graded摩擦过程进行优化。各种道路性能的摩擦系统研究。有必要进一步研究我们的结合强度形成机制和加载磨损的影响孔隙结构的摩擦。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究是由基础研究基金为中央大学、冠心病(300102211704和300102211704)。