- 文献综述(或调研报告):
在评价乳化沥青冷拌碎石磨耗层的技术方面,国内外许多工作者做出了大量研究成果,已经形成了一套能够全面反映高温性能的试验方法和评价指标,研究成果趋向成熟和完善,并且试验方法也基本上能够达到标准化。但是,在乳化沥青残留物的流变性能对碎石磨耗层的高温性能影响的研究方面,国内的相关研究还是比较少的,并且用于评价和选取冷拌碎石磨耗层材料性质的相关实验也需要不断改进。近几年,冷拌碎石磨耗层以其优良的性能引起了世界各国的广泛关注,得到了大面积的推广应用。由于冷拌碎石磨耗层的相关病害与高温性能密切相关,且其主要取决于集料和乳化沥青的性质,促使道路研究者对此方向开展了深入研究。
Preeda Chaturabong[1]在2014年通过研究总结开发了改进的负载车辙试验,以评估碎石封层中的泛油,并研究泛油与乳液残留物性能间的相关性。根据研究结果,MSCR测试是一种很有前景的泛油性能评估方法,因为它证明能够区分乳液化学成分和修正对温度和应力的敏感性;改进的LWT测试方法能够通过加载循环,量化泛油潜在可能性和发展性。文中介绍了对当前测试设备的修改以及泛油的新分析方法,引入控制测试温度的系统和图像分析,来量化表面组成的变化。结果表明,乳液施用率,集料级配,加载条件是影响泛油的重要因素,并且对于晚期松散,应该考虑其他流变性质如疲劳开裂和低温开裂。
美国运输研究委员会的D.D Gransberg, D.M James[2]概述了在美国,加拿大和海外成功实施的碎石封层实践,它涵盖了碎石封层实践的范围,并尽可能提供了现有技术。该报告介绍了碎石封层作为预防性养护计划的优势,以及协助开发和实践路面养护的方法。通过综合其他运输机构研究的关键因素,确定了来自世界各地的创新和先进的碎石封层计划。在碎石封层设计方法,合同管理,设备实践,施工实践和性能测量方面,确定了大约40种碎石封层实践办法。增加碎石封层对养护的使用可以成为一种成功的、经济有效的方法,可以使用预防性养护来保护不同车容量的路面。
Y.R.Kim, J.Adams, C.Castorena[3]等人在对于表面养护处治的乳化沥青粘合剂性能规范相关研究中,介绍了三种路面养护表面处理(PST)中使用的沥青乳液以及推荐乳液性能等级(EPG)规格:碎石封层,微表处,雾封层。这些EPG规范是气候决定的,适用于每个PST的使用寿命期间预期的交通负载。研究目标在于推荐EPG规范,用于选择PST中使用的沥青乳液,通过研究确定了关键病害的类型和原因,这些类型和原因与每种类型的PST的沥青粘合剂性能有关,并研究了针对这些病害类型的粘合剂和混合料测试方法,然后提出一个框架,用于开发碎石封层,微表处和喷涂封层应用中使用的粘合剂的EPG规范,并在短期现场试验中得到验证,然后按建议的规格制备这些乳液。
Andew J.Hanz, Petrina Johannes, Hussain U.Bahia[4]基于提供碎石封层的性能测试框架,在研究中确定了高温,中温和低温下的关键碎石封层病害类型以及相应的测试方法。考虑到气候、交通速度和老化的影响,在多个应力水平和温度下对回收和压力老化容器(PAV)残留物进行了测试。同时测试了在威斯康星州用于碎石封层的常规和改性乳液。通过使用低温蒸发法(ASTM D7497)回收残留物以保持改性乳液的性质,测量用于制备乳液的基质沥青性质,以鉴定由乳化过程产生的性能潜在差异。
交通研究委员会的Scott Shuler,Anthony Lord,Amy Epps-Martin,Denise Hoyt[5]在报告中介绍了基于乳液的碎石封层路面保存的手册,其中包含影响碎石性能的因素,设计和构造注意事项,并确定了选择合适的碎石封层材料的步骤。该报告还包含用于碎石封层设计和质量控制的推荐测试方法。尽管有大量关于碎石封层设计实践的研究,但美国的设计过程仍然是基于经验性的判断,缺乏国家公认的设计和构造指导,以及组成材料的正确规范和测试程序。通过对基于乳液的碎石封层设计和施工实践的相关信息进行了审查,以及实验室测试和现场调查,编制了一份在热拌沥青路面上设计和构造碎石封层的手册,以及评估碎石封层结构某些方面的测试方法。报告中介绍的手册和测试方法对于高速公路机构特别有用,因为手册为碎石封层的设计和结构控制提供了合理的方法。
在我国,关于碎石封层的性能研究也在进行之中。代树杰[7]通过选用三种相同标号的基质沥青与两种慢裂快凝型乳化剂,配合SBR乳胶改性剂,进行改性乳化,通过对试验结果对比,研究分析了基质沥青与乳化剂之间、乳化剂与改性剂之间的配伍性。并且选用甘肃省两种有代表性的石料(石灰岩和花岗岩)与不同的改性乳化沥青进行混合料的性能试验,评价不同石料与不同改性乳化沥青之间配伍性。得出结论:乳化剂的种类和用量对改性乳化沥青与集料之间的配伍有很大影响,集料的级配和油石比对混合料的配伍性影响不明显。
杨森[9]通过分析国外沥青表面处治设计方法、性能评价,结合我国气候特点、交通特性以及原材料特性提出一种适合我国国情的沥青表面处治设计方法;同时对影响沥青表面处治性能的因素进行了研究。结论表明温度对沥青表处性能的影响很大,在60℃条件下,基质沥青表处集料残留率下降了10%,乳化沥青表处集料残留率下降了5%;在0℃条件下,基质沥青表处集料残留率下降了50%。乳化沥青表处集料残留率下降了20%。通过对Mclead设计法、Kearby设计法、南非设计法三种设计方法的对比研究后发现,南非沥青表处设计法较适合我国使用。
张小元[10]等通过板冲击、扫刷、拉拔和直剪试验,研究了玄武岩纤维沥青碎石封层(应力吸收层)的黏结性能.结果表明:乳化沥青用量和纤维用量对纤维沥青碎石封层的黏结性能具有较大影响,合理的纤维用量能起到很好的增黏作用,70mm长的玄武岩纤维和乳化沥青最佳用量分别为85g/m2和1.9kg/m2.通过板带直接拉伸、直剪和三点弯曲试验,进一步探讨了乳化沥青用量、纤维用量及其长度对纤维沥青碎石封层低温抗裂、层间黏结和抗反射裂缝性能的影响,验证了在最佳纤维和乳化沥青用量下,纤维沥青碎石封层试件的抗拉强度、抗剪强度及断裂能相较于不掺纤维试件都有提高
