简述高模量沥青混合料的研究现状
高模量沥青混合料路用性能研究的开题报告
高模量沥青混合料路用性能研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的加快，道路的建设愈加重要。
而路面的材料混合物中，沥青混合料的使用越来越广泛。
目前，普通沥青混合料在交通密度较高的道路上，由于高车辙、高温环境下的软化等原因，承载能力和耐久性发生下降，极大地限制了路面的使用寿命和性能。
为此，高模量沥青混合料逐渐被应用于更为重要的路面，以提高道路的承载能力、稳定性和使用寿命。
高模量沥青混合料相比于普通沥青混合料具有更高的弹性模量和抗变形性能，能够更好地适应车辙、减少板裂和龟裂等问题。
因此，高模量沥青混合料是路面材料领域的一项重要研究内容。
二、研究目的本研究主要旨在探究高模量沥青混合料的路用性能，包括其抗变形性能、抗剪切性能、承载能力、耐久性等方面。
研究将通过实验数据分析和模拟计算等方法，深入研究高模量沥青混合料的内在机理和优异性能，为道路建设和维护提供技术支持和理论依据。
三、研究内容1.高模量沥青混合料配合设计高模量沥青混合料的配合设计是研究的第一步，需要探究不同配合方案的性能差异和最优组合，为后续路用性能研究提供可靠的实验基础。
2.高模量沥青混合料的力学性能测试使用万能试验机等设备进行高模量沥青混合料的力学性能测试，包括弹性模量、剪切强度、断裂韧度等指标，获得其力学性能基本数据。
3.高模量沥青混合料的路用性能测试通过ZAAS、LS-PM等设备，对高模量沥青混合料进行路用性能测试，包括抗变形性能、抗剪切性能、承载能力、耐久性等指标，评估高模量沥青混合料的路用性能。
4.高模量沥青混合料内部结构分析利用显微CT、SEM等设备观察高模量沥青混合料的内部结构，掌握沥青、骨料等组分之间的相互作用，为研究高模量沥青混合料的力学性能提供理论基础。
四、研究意义高模量沥青混合料的研究对于提高路面质量、延长使用寿命具有重要的意义。
本研究结果可为高速公路、城市道路等路面建设、维护提供技术支持，同时对于沥青混合料的改进和进一步研究有积极的推动作用。
高模量沥青混凝土的应用
随着我国经济的不断发展和繁荣，公路的交通量日益繁重，超载和渠化交通现象日趋严重。
重交通、重荷载和渠化交通对沥青混凝土公路的直接影响就是车辙。
在我国由于使用半刚性或刚性基层和坚固、耐磨性集料，施工时又采用压实度和最大理论密度双控体系，因此发生结构性车辙、磨损性车辙、压实性车辙的可能性较小，流动性车辙已经成为目前沥青路面车辙的最大类型。
流动性车辙主要是由沥青混合料的高温抗剪切强度不足而产生的流动变形形成的。
这种变形的轻重程度与沥青混合料本身的高温稳定性直接相关，已经成为我国目前公路和高速公路的棘手病害。
提高沥青混合料高温稳定性的有效方法之一就是采用高模量沥青混凝土（High Ｍodulus Asphalt Concrete,HMAC），以期减少车辆载荷作用下沥青混凝土产生的应变，以及减少沥青混凝土不可恢复的残余变形。
高模量沥青混凝土(英文简写HMAC,法语简写EME)是指45℃，10条件下动态模量达到2000以上或45℃，0.IHz条件下动态模量达到500Mpa以上的沥青混合料。
高模量沥青混凝土是由低标号硬质沥青或在粘稠石油沥青中添加高模量沥青混凝土外加剂以及一定级配的集料组成。
其特点是模量高、抗剪切能力强。
因此，在流动性车辙成为目前公路和高速公路最主要病害的情形下，使用高模量沥青混凝土已经成为必然。
高模量沥青混凝土研究现状高模量沥青混凝土的研究始于欧洲，但是随着长寿命沥青路面研究的展开，这一研究引起了世界范围的关注。
法国是世界上最早开展高模量沥青混凝土研究的国家，并于1981年将高模量沥青混凝土作为基层应用于旧路面结构的补强。
目前法国经过二十多年的研究形成了高模量沥青混凝土（EME）标准NFP98—141，对配合比设计方法和结构设计均有特定的方法。
英国于1994年开始对高模量沥青混凝土进行研究，并建立长寿命路面的耐久性研究项目，主要针对高模量沥青混凝土的抗老化、抗裂性能进行研究。
意大利通过对高模量沥青混凝土和三种改性沥青混合料基层的对比研究，分析了高模量沥青混凝土的路用性能及其提高基层承载力的实际效果，提出了正确使用高模量沥青混凝土基层的要点。
高模量沥青混合料应用综述
高模量沥青混合料应用综述作者：章秀丽来源：《中国新技术新产品》2012年第20期摘要：高模量沥青混合料（High Modulus Asphalt Concrete）能够减少路面结构的变形，延缓车辙的产生，改善路面的疲劳性能，延长路面的使用寿命。
目前HMAC在国外已经比较成熟，并且已有相应的规范标准，而我国刚刚起步，针对高模量沥青混合料，应进一步研究，形成符合我国国情的成套技术。
关键词：道路工程；高模量；沥青混合料；沥青路面中图分类号：U41 文献标识码：A交通量的增长、轴载增加、超载严重、车辆渠化交通、持续高温天气等因素的综合影响，车辙已经成为沥青路面最严重的早期破坏形式之一。
据不完全统计，在高等级公路维修原因中，车辙病害发生比率高达80%以上。
基于抗车辙性能的路面新材料的研究与开发已经成为公路界研究和关注的热点问题。
另外，在市政工程中在对旧路进行翻修、改造时路面标高往往受到限制，需要控制面层结构厚度，采用传统的沥青混合料在较薄的厚度下通常无法保证足够的承载力。
因此如何在保证道路整体承载能力的同时降低路面结构层厚度，也成为棘手问题。
沥青混凝土的弹性模量及沥青路面的结构组合是影响车辙深度即沥青路面产生永久变形的关键参数。
采用高模量沥青混凝土可显著降低荷载作用下沥青层应变，减小沥青混合料高温塑性变形，进而提高路面抗车辙能力。
因此，欧美等国家长寿命路面设计及AASHTO路面设计中都对提高沥青混凝土弹性模量提出具体指标要求。
对于我国普遍采用的典型半刚性基层沥青路面，路面结构中4～10 cm范围内为压应力的高值区，3～8 cm 范围内为剪应力高值区，这两个应力高值区处于半刚性基层沥青路面结构的中面层。
而我国沥青路面的中面层大多采用以70#沥青为结合料、模量较低的普通沥青混凝土，这也是部分沥青路面出现严重车辙病害的主要原因。
为提高沥青路面的抗车辙能力，高模量沥青混凝土（High Modulus Asphalt Concrete）的研究与应用得到广泛关注。
高模量沥青混合料性能研究
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.S1.046高模量沥青混合料性能研究姜益顺，李泽群，葛玉宁（山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250014）摘要：为提高沥青路面的抗车辙性能，本文以临临高速公路沥青路面铺设工程为依托制备了高模量沥青混合料，通过对该混合料的性能进行监测，分析了改性剂掺量、温度、荷载频率以及围压等因素对材料性能的影响规律。
结果表明，掺加少量的高模量改性剂即可显著提高沥青混合料的高温性能，改善沥青混合料的低温性能和水稳定性，且沥青混合料具有良好的抗疲劳性能。
关键词：抗车辙；高模量沥青混合料；性能；力学性能 中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1673-6478（2023）S1-0186-050 引言沥青混合料作为面层具有很好的行车舒适性，且具有方便施工、后期维护及修补方法简便的特点，已经被广泛应用于我国大部分地区，并将逐渐取代传统水泥混凝土路面。
由于交通量激增以及重载、超载等因素，沥青路面的车辙病害日趋严重。
发生车辙病害的路面由于轮迹处的车辙变形，会降低路面的使用功能，并影响行车舒适性和安全性。
研究表明，路面车辙在很大程度上是剪应力作用下沥青混合料塑性流动的结果。
发生车辙病害的沥青路面结构中，沥青面层的永久变形量占路面车辙总量的70%以上，并且其比重随沥青层厚度的增加而增大[1]。
因此，防治沥青路面车辙病害的关键在于控制面层沥青混合料的永久变形。
对此，国内外学者进行了大量的研究工作[2-4]，其中一种有效方法是采用高模量沥青混合料（High modulus asphalt concrete ，HMAC ），即通过提高沥青混合料的模量提高路面的抗车辙能力。
目前，国际上提高沥青混合料的模量主要通过采用硬质沥青和外掺添加剂等方式实现[5]。
本文通过对临临高速公路沥青路面AC-13和AC-20混合料配合比设计进行研究，掺加某高模量剂，室内拌制了AC-13和AC-20两种高模量沥青混合料，收稿日期：2023-05-12作者简介：姜益顺，男，正高级工程师，从事高速公路工程建设工作．通过室内试验检验了高模量沥青混合料的路用性能和力学性能，分析了改性剂掺量、温度、荷载频率以及围压等因素对材料性能的影响规律。
高模量沥青混凝土应用研究
高模量沥青混凝土应用研究发布时间：2021-03-25T15:40:53.113Z 来源：《基层建设》2020年第29期作者：周广柱[导读] 摘要：我国沥青路面在高等级公路中的应用越来越广泛，随着交通量的增大，轴载改变、混合料性质变化以及管养的滞后性，导致一些新建的高等级沥青路面在通车后不久就出现了病害，最为明显的是车辙病害。
安徽省公路桥梁工程有限公司安徽合肥 230000摘要：我国沥青路面在高等级公路中的应用越来越广泛，随着交通量的增大，轴载改变、混合料性质变化以及管养的滞后性，导致一些新建的高等级沥青路面在通车后不久就出现了病害，最为明显的是车辙病害。
高模量沥青混凝土是通过改善沥青的组成性质、集料的性状和级配等方式，综合改善混合料的性能，使之具有较高的模量。
相关试验研究表明，适量添加高模量剂可以提高公路沥青混合料的寿命以及稳定性，减少沥青路面变形的概率，减少沥青混合料的不良病害现象。
关键词：轴载；高等级沥青路面；车辙病害；高模量沥青混凝土1 沥青原材技术指标粗集料技术指标应符合《公路沥青施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。
表1 粗集料技术要求基质沥青与高模量改性剂相结合的方法，沥青试验指标应符合《公路沥青施工技术规范》要求。
PR MODULE添加剂呈深色、固体、颗粒状，颗径2-4mm左右。
2 PR MODULE高模量沥青混凝土配合比设计PR MODULE高模量沥青混凝土的配合比设计与普通沥青混合料的设计方法相同，即马歇尔试验配合比设计方法，遵循热拌沥青混合料设计的目标配合比、生产配合比以及试拌试铺验证的三个阶段，确定矿料级配及最佳油石比。
PR MODULE高模量沥青混凝土级配范围要求见表4。
表4 矿料级配范围PR MODULE高模量沥青混凝土马歇尔技术标准见表5。
表5 马歇尔试验技术标准将集料放入烘箱内加热至180℃-185℃并保持恒温，按比例配制好的矿料与PR MODULE同时加入拌和锅内干拌120-180s，将加热的沥青投入拌锅内湿拌90-120s，同时加入热矿粉拌和60-90s，总拌和时间为270-390s，将拌和完成的沥青混合料放入烘箱内保温60min，烘箱温度为165℃，最后将成型温度不低于160℃的PR MODULE混合料装摸制件并进行室内车辙试验。
高模量沥青混合料技术
基本概念
定义 高模量沥青混合料是一种由低标号硬质沥青（或者 用较低标号沥青加高模量外加剂），与连续级配的 集料组成的沥青混合料。
高模量外加剂
（高熔点天然沥青以及聚乙烯类物质） 作用：使得沥青的黏度变大，软化点提高，针入度 降低，进而提高沥青混合料的模量。
高模量沥青混合料的组成结构
第一种 第二种
路面施工工艺
沥 青 混 合 料 的 压 实 成 型
沥 青 混 合 料 的 拌 制
沥 青 混 合 料 的 运 输
沥 青 混 合 料 的 摊 铺
施 工 接 缝 的 处 理
高模量沥青混合料的拌制
严格控制沥青和集料的加热温度以及沥青混合 料的出厂温度。因为使用低标号硬质沥青并添 加了高模量添加剂的缘故，拌合温度要比普通 沥青混合料高5-10℃，同时在加入沥青以前， 高模量添加剂需要与石料干拌10秒左右。另外， 对于高模量混合料，由于其沥青用量相对较高， 为防止在贮料仓保存过程中混合料发生析漏， 尽可能在混合料生产后迅速运送至摊铺现场。 沥青混合料的施工温度控制范围内
国内情况：
我国对高模量沥青混合料的研究起步比较 晚，主要是借鉴国外的一些先进经验。其 中中石化石油化工科学研究院和辽宁省高 等级公路建设局研制的高模量沥青添加剂 填补了我国在这一方面的空白。 华南理工 大学对高模量混合料进行了详细的研究， 研究的结果表明沥青混合料的模量越高出 现的车辙深度就越小，这也表明高模量沥 青混合料是处理高速公路车辙问题的一个 很好的方法。
生产配合比设计计
生产配合比验证计
目标配合比设计（法国）
原材料：
沥青、粗集料、细集料、填料，高模量 剂，都要满足相应规范的技术要求
矿料的级配： 在选择级配时要使合
高模量沥青混凝土
高模量沥青混凝土应用技术研究研究报告目录1 课题研究背景1.1 项目研究的目的和意义1.2 国内外研究现状1.3主要研究内容1.3.1 高模量沥青混凝土材料应用的研究1.3.2 采用高温和低温性能俱佳的低标号沥青或沥青混凝土外掺剂后，高模量沥青混凝土路用性能的研究1.4 研究技术路线2 高模量沥青及外掺剂研究开发2.1 高模量低标号沥青研发2.1.1 溶剂脱沥青工艺2.1.2 调和工艺2.1.3 高模量低标号技术指标2.2 路宝牌高模量沥青混凝土添加剂研发2.2.1 基质原料选择2.2.2 对基质原料改性工艺的选择2.2.3 路宝牌外掺剂技术指标.3 高模量沥青混合料力学特性研究3.1 高模量沥青混合料合理组成3.1.1 提高沥青混凝土高温模量的途径3.1.2 试验所用原材料.3.2 高模量沥青混合料静态模量3.3 高模量沥青混合料动态模量3.3.1 基质90#沥青混合料动态模量试验3.3.2 高模量低标号沥青混合料动态模量试验3.3.3 路宝混合料动态模量试验3.4 高模量沥青混合料蠕变特性3.4.1 静态蠕变试验3.4.2 动态蠕变试验3.5 高模量沥青混合料强度特性4 高模量沥青混合料路用性能研究4.1 高模量沥青混合料高温性能4.2 高模量沥青混合料低温性能4.3 高模量沥青混合料抗水损害性能4.4 高模量沥青混合料抗疲劳性能4.5 高模量沥青混合料抗冻性能4.5.1 劈裂试验4.5.2 试件毛体积相对密度变化率4.5.3 试件表观相对密度变化率5 经济、社会、环境效益及推广应用前景5.1 经济效益分析5.2 社会和环境效益。
改扩建工程高模量沥青混合料路用性能研究
改扩建工程高模量沥青混合料路用性能研究发布时间：2021-09-10T23:35:08.408Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：巴贵春[导读] 摘要：目前，沥青路面在国内外得到了广泛的应用。
塔城公路管理局新疆塔城 834700摘要：目前，沥青路面在国内外得到了广泛的应用。
随着沥青路面大量且长期的使用，可以发现沥青路面会出现许多病害，例如车辙、裂缝、水损害等。
此外，通过对已铺筑沥青路面长期观测可以看出，我国沥青路面使用寿命较短，一般5~10年左右就要大中修。
为了延长沥青路面的使用寿命，各国专家学者提出多种解决方案，如长寿命沥青路面技术、改性沥青混合料技术。
这其中，高模量沥青混合料由于它的模量高、抗车辙性好、耐久性优异被越来越多的学者所关注，也逐渐的应用在沥青路面建设中。
关键词：改扩建工程高模量沥青混合料；路用性能前言：高模量沥青混凝土技术始于法国，当时应用最为广泛的是通过低针入度沥青（硬质沥青）来形成高模量沥青混合料，目前法国已经形成高模量沥青混凝土标准。
高模量沥青混合料在国内的应用时间并不长，对其路用性能研究并不全面，尤其对其疲劳性能的研究较少，因此，对其进行全面的路用性能研究很有必要。
一、试验方案研究1. 1 试验材料。
①沥青。
试验中所用沥青为基质70#沥青，②矿料。
试验采用的粗、细集料是优质的玄武岩集料，仅（10 ～ 20 mm）为石灰岩集料，粗细集料的各项性质均满足规范的要求。
矿质填料由优质石灰岩磨细而成，干燥、洁净，不含泥土、杂质和团粒，亲水系数小，安定性好。
③外掺剂。
试验的2 种高模量外掺剂分别为ZQ － 2 及ECB。
ZQ － 2 是耐低温型高模量剂，由多种聚合物与树脂经过特殊工艺技术加工而成、直径小于4 mm 的黑色颗粒状物质。
ECB 全称乙烯共聚物沥青，外观为富油性棕色颗粒状材料，是一种可替代SBS 改性沥青兼具有高模量沥青结合料特点的新型沥青改性剂。
在进行高模量沥青混合料的生产时，采用外掺、直投的方式形成高模量沥青混合料。
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简述高模量沥青混合料的研究现状
高模量沥青混合料（HMAC）是在15℃、10Hz的外界条件下其模量在达到14000Mpa以上的沥青混合料[][1-2]，现在大多数采用静态回弹模量和动态模量等技术指标来表征沥青混合料的各项力学性能。
目前，国际上主要通过三种方法制备高模量沥青混合料，第一种是使用硬质沥青，第二种是使用天然沥青，第三种是使用改性剂或专门的高模量添加剂。
1、国内外研究现状
1.1国外研究现状
1.1.1法国
1980年,高模量沥青混凝土在法国被首次应用于道路工程中,它的出现主要来源于道路补强和养护项目中。
逐渐地,高模量沥青混凝土就不局限于在养护工程中使用,而更多地被应用到新建道路的基层和面层中。
2004年起,由法国中央路桥实验室LCPC组织对高模量沥青混凝土展开系统研究。
目前在法国国内采用高模量沥青混凝土主要通过两种途径一是采用低标号沥青,即30号以下的沥青,主要采用的是20号沥青；另一种是采用高模量添加剂。
法国研究人员开展了一系列的试验来分析在同样的集料级配条件下,沥青结合料对混合料抗车辙性能的影响。
试验结果表明高模量沥青混凝土抗车辙性能优良,甚至其车辙深度远要小于SBS改性沥青混凝土。
法国高模量沥青混凝土的设计思想主要是高的沥青含量和较低的空隙率,这将有助于提高抗疲劳和硬质沥青相比普通沥青较低的复原能力。
路面结构设计中,高模量沥青混凝土层通常用作中下面层,这样表面层能够保证其较小的温度变化范围。
2.1.2美国
针对沥青路面的车辙问题,美国运输部和联邦公路局委托国家研究中心所属的交通运输部进行了长期细致的研究工作,并提出了长寿命沥青路面设计理论。
美国长寿命沥青路面通常采用柔性结构[[]],路基强度较高时,可以采用全厚式路基强度不足时,加铺粒料基层或沥青碎石基层。
面层结构组合是长寿命路面设计的关键,面层结构必须结合各部分功能特点进行组合。
长寿命沥青路面不仅适用于大交通量道路,经适当的调整也可以用于中、低等级交通量道路。
2.1.3日本
在日木,长寿命路面简称LSP,它的设计目标是拥有2倍于现行路面的使用性能,因功能破坏而维修的周期在15年以上,结构性寿命在40-60年。
为了达到这一目标,在设计时着眼于：(1)提高路基承载力；(2)采用不容易产生流动变形、刚性大的基层,而且底基层也得以强化；（3）面层使用抗车辙性很强的材料。
2.1.4英国
英国从上世纪90年代开始借鉴和吸收法国高模量沥青混凝土的设计理念、设计方法和试验方法，并利用本国当地的矿质集料及试验设备，釆用10号、20号的基质沥青和级配设计，形成了自己的高模量沥青基层材料HMB。
2002年英国启动了一项针对高模量沥青混凝土EME2的研究，并取得了一定的成效。
2005年制定并发布了适应于英国的EME规范，该规范包括EME2设计，生产、铺筑等要求，其设计理念和试验方法基本沿用了法国高模量沥青混凝土的设计理念和试验方法，主要是在模量上有所区别，英国的模量釆用间接拉伸模量，而法国釆用两点弯曲复数模量和直接拉伸复数模量。
2.2国内研究现状
国内在高模量沥青混凝土研究方面刚刚起步,没有成熟的经验可以借鉴。
部分地区采用低标号沥青（50#）的方式抵抗路面车辙,仅是满足国家规范要求,评价方法仍然延用三大指标,对相应的混合料设计没有形成成熟的方法。
侯晓晶[[]]为改善高模量沥青混合料的压实特性与施工和易性，采用粘温曲线、
马歇尔试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、小梁疲劳试验研究了 Sasobit 掺量对高模量沥青混合料的压实特性以及路用性能的影响。
汪于凯等[]分析沥青混合料模量分布规律、影响因素以及动态模量与静态回弹模量的相关性。
王陆峰[]等选用了AC-13C 型级配，通过测试马歇尔试件体积指标，确定了不同沥青混合料的最佳油石比，对比研究了高模量沥青混合料、SBS 改性沥青混合料、基质沥青混合料的路用性能，主要包括了车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验、疲劳性能试验。
结果表明高模量改性沥青具有较 SBS 改性沥青、基质沥青更优越的路用性能。
杨朋等[]分析了高模量沥青及高模量沥青混合料研究现状，阐述对其进行系统研究分析的必要性。
采用扫描电子显微镜（SEM）、差热扫描分析（DSC）和红外光谱（FTIR）等技术手段对高模量沥青进行材料学性能测试，表明高模量沥青路面具有较好的工程使用价值。
王立志等[]研究高模量添加剂在沥青混合料中的作用机理。
通过FT-IR官能团分析添加剂对沥青的影响，分析添加剂与石料的相互作用及沥青混合料性能，对高模量添加剂添加前后的沥青粘弹特性差异及沥青混合料性能进行对比分析。
研究结果表明：熔融的添加剂使沥青弹性模量增大，相位角δ降低，粘度增大，改善了沥青流变特性；少量未熔融颗粒碾压时嵌挤入混合料空隙中，增大了混合料内摩阻角，提高了沥青混合料的模量。
3、总结
3.1优点
（1）高模量沥青混合料的高温性能优越，动稳定度和动态模量明显较强。
（2）高模量沥青混合料的抗压回弹模量和劈裂模量较SBS沥青混合料有很大提高。
（3）高模量沥青混合料在疲劳破坏时需要的能量增加，影响其疲劳性能，但扔优于基质沥青混合料。
总之，高模量改性剂加入沥青后，能显著改善沥青混合料的路用性能，尤其是高温稳定性，增加了路面的强度和稳定度。
3.2不足之处
（1）高模量低标号沥青的低温开裂问题；
（2）采用外掺剂实现沥青混合料高模量的抗疲劳性能研究较少；
（3）没有开展高模量沥青混凝土的动态模量和动态蠕变评价；
（4）在我国还没有高模量沥青混凝土的界定标准；
（5）缺少路面结构层模量提高后对高温车辙的贡献率影响分析。
综上所述，目前国内外对高模量沥青混合料应用于道路铺面所表现出来的良好抗车辙性能均已达成共识，并根据各国道路结构、原材料来源及成本、交通状况和气候条件等特点，着手研究并推广适用于本国国情的高模量沥青混合料道路铺面技术。
在高模量沥青混合料原材料制备、配合比设计、添加剂研发、车辙形成机理、高低温及水损害等路用性能研究、施工方法和试验检测标准等方面，都需在国内外研究基础上，结合我国的国情进行进一步的深入研究，以形成统一的技术标准，在我国公路建设中进一步的推广和应用。
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