SMA抗车辙性能影响因素的试验分析

为分析沥青用量、压实功、级配类型及温度4种影响因素对沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)抗车辙性能的影响,采用马歇尔试验和车辙试验相结合的方法,完成了在这4种影响因素下SMA抗车辙性能的试验研究,在试验中着重分析了不同影响因素对SMA的动稳定度和相对变形量的影响.结果表明:马歇尔试验和车辙试验确定出的最佳沥青用量不一致,两者相差0.1％;压实功、级配类型及温度对SMA的抗车辙性能有显著影响,压实功过大或过小均可致使SMA的抗车辙性能降低,施工中应严格控制沥青路面的碾压遍数,适当增加SMA中粗集料含量,减少细集料用量能够显著改善其抗车辙性能;试验温度每升高5℃,SMA的动稳定度平均降低幅度为18.6％.     

高模量沥青混合料抗剪性能试验研究

针对沥青混凝土路面的车辙问题,通过马歇尔试验、车辙试验和三轴重复荷载蠕变试验,对比研究了SAC20级配的采用硬质沥青A-30、普通重交沥青A-70及SBS改性沥青3种不同沥青的沥青混合料高温稳定性,分析了沥青类型对沥青混合料抗车辙能力的影响.试验结果表明,采用硬质沥青A-30的沥青混合料具有良好的抗车辙能力.     

SBS物理和化学改性沥青混合料抗车辙能力分析

通过对SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物)物理和化学改性沥青的动态剪切流变试验(DSR)及其改性沥青混合料的马歇尔、车辙和APA(沥青路面分析)车辙试验,对比分析了2种类型改性沥青对沥青混合料抗车辙能力产生的不同影响.由车辙试验结果可知:化学改性沥青混合料的动稳定度为物理改性沥青混合料的1.5倍以上,表明化学改性沥青混合料抗车辙能力好于物理改性沥青混合料,而美国SHRP的APA车辙试验结果也得到了相同的结论.     

沥青混合料抗车辙性能试验对比分析

为了确定用于沥青混合料高温性能设计的最优试验方法和评价指标,分别采用动态模量试验、间接拉伸强度试验、车辙试验和单轴重复荷载试验对9种沥青混合料的抗车辙性能进行测试,通过统计学方法对比分析了不同试验方法的合理性.试验结果表明:动态模量试验和高温间接拉伸强度试验不能准确地评价混合料的抗车辙性能;车辙试验仅适用于区分不同新拌沥青混合料抗车辙性能的优劣,是否适用于评价再生混合料尚存疑问;重复荷载试验具有更好的区分度和合理性,并可得到材料的基本力学参数;将基于重复荷载试验的流变次数指数作为抗车辙性能评价指标更为准确;在评价新拌沥青混合料时车辙试验和重复荷载试验结果具有良好的相关性,但是该关系并不能拓展到再生混合料中.     

单轴贯入重复剪切试验研究沥青混合料永久变形

沥青路面车辙变形越发严重,降低路面使用寿命的同时大大影响行车安全.通过对比分析,提出运用单轴贯入重复剪切试验研究沥青混合料的永久变形.对高速公路沥青路面上中面层最常用的4种沥青混合料进行了不同荷载水平下的单轴贯入重复剪切试验,得到如下结论:单轴贯入重复剪切试验可以做出沥青混合料的三阶段变形;荷载越大混合料永久变形的速率越大,剪切疲劳寿命或流动数越小,当荷载大于或等于1.3MPa时改性沥青混合料在较小的荷载次数内变形过大,发生剪切破坏,而当荷载小于或等于1.1MPa时变形增加极慢,稳定地处于变形的第二阶段而不破坏;抗剪强度较大的沥青混合料抵抗剪切变形的能力较强,改性沥青混合料抵抗剪切变形的能力远大于普通沥青混合料;荷载应力水平和作用次数具有等效性.     

沥青混合料高温稳定性影响因素试验分析

设计了不同级配类型的沥青混合料,通过车辙试验和单轴静载蠕变试验,研究了交通荷载、环境温度、材料类型和水作用（高温浸水和冻融循环）对沥青混合料高温稳定性能的影响.试验结果表明,荷载和环境温度对沥青混合料的高温稳定性具有明显的影响.由于沥青混合料的粘性,随着荷载的增加和温度的升高,沥青混合料的动稳定度呈幂指数关系减小.中间级配（玄AC13-2、石AC20-5）的沥青混合料高温稳定性较好;细级配的沥青混合料高温稳定性最差;大粒径沥青混合料高温稳定性能优于小粒径沥青混合料.水的作用严重削弱了沥青混合料高温稳定性能,而冻融循环的影响要远远大于高温浸水.并且Burgers模型可用于表征沥青混合料水损害前后蠕变性能,且其粘弹性参数均受到水作用的不同程度影响,水作用对沥青混合料抗高温变形能力极为不利.     

沥青混合料高温性能评价指标

采用车辙试验对同种级配类型的沥青混合料高温性能进行研究，发现沥青混合料高温性能评价指标动稳定度不能反映混合料在整个使用过程中的抗永久变形能力。针对这一缺陷，提出了动抗压强度指标，综合考虑了行车速率、累积变形量和最大永久变形量等因素对压实沥青混合料高温性能的影响。结果表明：动抗压强度指标能较好地体现工程实际中车辙的形成规律，并有效提高了对沥青混合料高温性能评价的区分率。     

DXG-1抗车辙剂沥青混合料路用性能研究

车辙的出现会严重影响行车安全,同时会缩减沥青路面的使用年限,增加后期的养护成本.改善沥青路面高温抗车辙能力以减缓车辙病害的形成是交通行业研究的重要方向.通过室内试验开展新型抗车辙DXG-1沥青路面路用性能研究,确定DXG-1的最佳掺量,同时进行SBS改性与掺DXG-1两种沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害及抗滑能力等性能对比分析.研究表明:普通混合料高温稳定性逐渐增强;SBS改性混合料低温抗开裂及抗滑能力优于掺抗车辙剂的普通混合料;当DXG-1掺量为0.4%时,普通混合料与SBS改性混合料抗水损害能力相当.     

基于温度与荷载实际耦合的沥青路面车辙预估

为了研究在路面温度场与实际交通荷载分布下的车辙发展规律,分析温度与荷载实际耦合作用对沥青路面车辙的影响,建立不同月份下的车辙预估公式,并通过室内试验分析温度对不同类型沥青混合料的车辙影响程度。利用ABAQUS有限元软件,建立了路面结构不同时间与深度处的温度场,同时考虑交通荷载随时间分布的特性,计算得到1d内不同时段轴载累积作用次数及时间分布比例,以确定各温度场下典型月份的车辙临界温度及年车辙临界温度。根据车辙与平均气温的关系式计算得到各月份平均温度与20℃平均温度下的车辙比,进行公式修正及换算后,得到不同月份下考虑路面温度与荷载实际耦合作用的车辙预估公式。研究结果表明:利用马歇尔方法得到沥青混合料动稳定度在60℃时突降,降低率高达50%,旋转试验机方法(GTM)得到的沥青混合料动稳定度最大降低率出现在70℃时,约为50%,高温对车辙的影响较大;12月、4月、8月份的车辙临界温度分别为16℃、22℃、33℃,路面的年车辙临界温度为30℃,且当路面温度低于临界温度时产生的车辙对总车辙的贡献率分别为10%、3.3%、1.5%;车辙RD与平均气温T的相关关系式为RD=0.122T2-3.344T+24.888,以及平均温度为20℃时的车辙RD20与荷载作用次数N的拟合公式为RD20=0.485 6 N0.188 9。     

行车速度对沥青路面疲劳损伤性能影响的数字试验

为了准确分析行车速度对沥青路面疲劳性能的影响,为细观动力学疲劳机理研究奠定基础,将沥青混合料内部级配碎石简化为三维不规则颗粒,将沥青的粘结性能转化为不规则颗粒间的平行粘结强度,从三维材料组成的角度进行沥青混合料细观建模,对道路上车辆的真实运行情况进行数字试验,分析行车速度对沥青路面疲劳性能的影响.结果表明:行车速度低时,沥青混合料较行车速度高时的疲劳寿命有大幅度的降低,疲劳寿命随着行车速度的增大而逐渐增大,但增大的趋势逐渐变缓且有重合的趋势;车辆荷载从轻至重的加载对沥青层的损伤应力明显大于车辆荷载从重至轻的加载;行车速度越低,沥青层的损伤应力越大,该级荷载引起的损伤应力波动幅度也越大.     

沥青混合料中掺加定量抗车辙剂后的路用性能研究

为了更好的解决沥青路面特有的车辙损坏这一难题,通过对特定抗车辙剂在沥青混合料中掺加后的路用性能进行了室内试验研究。结果表明：在油石比确定的情况下,改性沥青混合料的高温稳定性在一定范围内与抗车辙剂掺量成正相关,而对于水稳定性和低温抗裂性能则无可确定的单一相关趋势,但在油石比为4.9%情况下,对AC-13C型沥青混合料掺入0.4%的抗车辙剂可有效提高改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性能。可见该研究为沥青路面车辙损坏的预防又提供一种新的配比方案,但应充分考虑实际工程情况和经济原则后确定抗车辙剂的最优掺量。     

改性沥青混合料抗车辙性能研究

文中通过试验段不同沥青芯样CPN试验结果进行对比发现：高模量、矿物纤维改性沥青具有较好抗车辙性,能够明显提高路面高温稳定性,通过数字图像研究发现两者抗车辙能力优于SBS 改性沥青混合料,适合于重载、长陡坡路段使用。     

间断密级配沥青混合料高温稳定性影响因素的试验分析

以间断密级配沥青混合料为研究对象,采用马歇尔和车辙试验相结合的方法,分析不同级配、沥青用量、碾压次数、实验温度及抗车辙剂掺量对其高温稳定性的影响.试验分析结果表明:在一定范围内适当增大集料中粗骨料及矿粉的用量,可以充分发挥间断级配中粗骨料的嵌挤作用;马歇尔试验的最佳沥青用量比车辙试验的最佳沥青用量高0.1%~0.3%;当路面温度达到65~70℃,间断密级配沥青混合料高温稳定性不能满足要求;抗车辙剂可以明显提高沥青混合料的动稳定度;在沥青用量不增加的条件下,抗车辙剂最佳用量为0.3%.     

间断级配橡胶沥青混合料抗车辙性能

采用我国现行车辙试验、重复加载蠕变试验、动态模量试验等室内试验和工程验证,通过对比间断级配橡胶沥青混合料ARAC13与苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物改性沥青(SBS改性沥青)混合料SMA13的性能指标,研究ARAC13的抗车辙性能.室内试验结果表明,在初期压密阶段,ARAC13压缩变形大、模量低;初期压密以后,ARAC13模量增大,抗车辙能力增强.我国现行车辙试验不能模拟围压作用下沥青混合料的压密过程,不能反映ARAC13混合料抗车辙性能在压密前后的变化;重复加载蠕变试验可以反映其性能变化.4年的工程应用表明,重复加载蠕变试验2 000次后的应变次数曲线斜率可以用于评价ARAC13的抗车辙性能,ARAC13的抗车辙性能优于对比的SMA13.     

掺加抗车辙剂沥青混合料的高温性能评价方法

为研究掺加抗车辙剂沥青混合料的高温性能,选用车辙试验和单轴静载蠕变试验,通过动稳定度(DS)、综合稳定系数(CSI)、高温劲度模量和Burgers模型对掺入国产A、国外A、国外B抗车辙剂的沥青混合料进行高温性能评价.车辙试验结果表明,掺加抗车辙剂后的沥青混合料动稳定度大幅提升,但动稳定度和车辙深度的背离导致其无法确定,...     

山区高速公路沥青路面的抗车辙能力

针对山区高速公路陡坡多、车辙严重的问题，分析了超载（包括轮压与汽车轴载等）对山区高速公路路面沥青混合料的影响以及长大纵坡对沥青路面抗车辙能力的影响。认为山区高速公路产生车辙的主要原因是长大纵坡导致了车辆低速行驶，车辆低速行驶对沥青混合料动稳定度的影响超过夏季高温和超载的影响。研究结果表明，减小坡度和控制坡长是提高路面抗车辙能力的有效方法。     

玄武岩纤维在沥青混合料中的作用机理

玄武岩纤维具有较高的强度和弹性模量,与沥青和集料有较好的亲和力,在混合料中分散性好。为分析其在沥青混合料中的作用机理,对玄武岩纤维沥青胶结料进行动态剪切流变（DSR）试验和表观粘度试验,并利用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果,采用动态蠕变试验及车辙试验研究纤维对混合料高温抗剪切性能的提高作用。试验结果表明：在SBS原沥青中加入玄武岩纤维后,纤维胶浆的抗车辙因子值得到显著提高,其表观粘度曲线随着玄武岩纤维掺量的增加呈上升趋势;玄武岩纤维沥青混合料的稳定度和浸水马歇尔稳定度值明显增大,且随着纤维掺量的增加而递增;玄武岩纤维的加入显著提高了动态蠕变试验沥青混合料的流变次数,其对混合料动稳定度有明显的增强作用。     

矿物纤维沥青混合料中纤维最佳掺量的试验研究

纤维沥青混合料中纤维的最佳用量是由纤维吸附沥青的能力、矿质混合料的级配类型以及纤维的分散性的强弱等因素共同决定的。在实际工程中,掺加纤维的混合料类型多为骨架-密实型,如SMA。以骨架-密实型沥青混合料为主要研究对象,按照矿物纤维掺量0%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%为试验前提,选用玄武岩矿物纤维,通过高温车辙试验和低温小梁弯曲试验,对比不同沥青条件下矿物纤维沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性等,确定矿物纤维的最佳掺量,从而改善沥青混合料的路用性能。     

沥青混凝土路面抗车辙性能环道试验

为了减少沥青混凝土路面车辙病害,针对江苏省高速公路沥青路面建设中常用的路面组合形式,通过足尺环道试验评价了不同路面组合的抗车辙性能,为江苏省高速公路的建设推荐了合理的结构组合和混合料类型.试验结果表明:高温致使车辙深度迅速增加;沥青的性质影响车辙剪切流变部分的大小,在中面层使用改性沥青可减少车辙;与半刚性基层相比,沥青稳定碎石基层主要增加车辙的密实部分,而剪切流动部分几乎不变;上面层不同级配形式对混合料的抗车辙能力有显著影响;采用高粘度沥青、聚酯纤维SMA可减少沥青路面的车辙.