沥青混合料室内加速热氧老化特性与预估研究

为了探明沥青混合料室内加速热氧老化的特性并进行预估,研究采用沥青混合料加速老化系统,利用阿布森法回收沥青进行相关指标测试,建立了与LTOA老化时间与温度的对应关系,对SBSⅠ-C改性沥青AC-13沥青混合料进行加速老化试验,并基于试验结果建立了沥青混合料加速老化性能衰减预估方程。研究结果表明：对沥青混合料在175℃下进行老化后回收的沥青与原样沥青旋转薄膜烘箱加热试验在相同老化时间内的技术指标相仿;随着老化时间的延长,沥青混合料的残留稳定度、TSR逐渐降低;动稳定度逐渐升高;本文所建立的沥青混合料加速老化性能衰减预估方程与试验数据具有较高的相关性。     

超热老化对浇注式沥青混合料高温性能影响研究

浇注式沥青混合料拌合温度高达240℃,拌合时间超过45 min,该条件下浇注式沥青将发生严重的热氧老化,然而超热老化温度和老化时间对浇注式沥青混合料高温性能的影响规律报道较少。对此采用车辙试验对不同超热老化温度和老化时间的浇注式沥青混合料高温性能变化规律进行了研究。研究结果表明:动稳定度与超热老化温度高度相关,高温抗变形能力随超热老化温度升高而不断升高;动稳定度与超热老化时间具有较高的指数相关性,随着超热老化时间延长,动稳定度值呈先缓慢上升到快速上升趋势。在确保浇注式沥青混合料高温性能的同时,必须合理控制老化温度和老化时间,解决由于超热老化导致其抗疲劳开裂能力降低的问题。     

沥青混合料老化后的低温性能

沥青路面的耐久性与沥青混合料抗老化性能密切相关。为了研究老化对沥青混合料低温性能的影响,通过对2种级配的基质沥青和改性沥青混合料老化后的低温弯曲试验,分析了老化作用对其低温性能的影响。结果表明:细级配混合料低温性能要优于粗级配混合料,但老化后弯拉应变衰减幅度大;改性沥青混合料的低温性能好于基质沥青混合料,且其老化后弯拉应变衰减幅度也较小;长期老化对沥青混合料低温性能的影响最严重。建议在沥青混合料低温性能评价中应考虑老化作用的影响。     

排水性沥青混合料热老化性能

为了研究排水性沥青混合料的热老化性能,首先研究了沥青混合料的热老化机理,然后通过对比分析确定了排水性沥青混合料的短期和长期热老化试验方法,最后对3种不同空隙率的排水性沥青混合料,分别研究了热老化对其高温稳定性、低温抗变形能力和抗水损害性能的影响规律。研究结果表明:热老化使结合料变脆,劲度模量变大,沥青混合料的动稳定度变大;相同热老化时间,随空隙率的增大,动稳定度增大,空隙率高的排水性沥青混合料低温抗弯拉破坏和抗收缩应力的能力越低;在同一空隙率下,排水性沥青混合料的最大弯拉强度和最大弯拉应变在老化后均减小;经过热老化处理后,排水性沥青混合料的抗水损害性能有所提高;在热老化时间相同条件下,空隙率越大,其抗水损害的能力就越差。     

基于集料特性的沥青混合料长期抗滑性能衰减模型

为预测沥青混合料长期抗滑性能,采用小型加速加载试验仪对辉绿岩、玄武岩和石灰岩的3种GAC-13C沥青混合料进行长期抗滑性能衰减试验,进而对集料特性与长期抗滑性能进行灰关联分析,建立了基于集料特性的长期抗滑性能衰减模型.试验结果表明,GAC-13C沥青混合料的长期抗滑性能衰减速率逐渐减小直至趋于稳定;磨光值是长期抗滑指标的初始值和最终值的主要影响因素,压碎值是衰减速率的主要影响因素.     

Sasobit再生沥青混合料的设计与性能

为了对温拌再生沥青混合料(WMRA)的路用性能进行评估,设计了回收沥青路面材料(RAP)掺配率分别为10%、30%、50%的WMRA和热拌再生沥青混合料(HMRA),构建了WMRA的最佳拌和温度、击实成型温度与新集料加热温度的确定方法,并按照规定的温度制作Marshall试件,通过进行Marshall试验、车辙试验、低温弯曲试验、残留稳定度试验和冻融劈裂试验,评估了HMRA和WMRA的Marshall指标和路用性能。研究结果表明:当RAP掺配比例较小时,WMRA和HMRA的空隙率非常接近,得出Sasobit的降温幅度在15℃左右;随着RAP比例的提高,WMRA和HMRA的新集料加热温度逐渐提高,沥青老化程度增加,进而导致混合料性能发生变化,致使空隙率(VV)和动稳定度(DS)增大,低温弯曲应变降低;Sasobit温拌剂的掺入,能降低新集料的加热温度,减弱沥青老化,进而降低混合料VV,使低温性能有所提升,同时Sasobit材料本身又能提高沥青低温粘度,进而提高了混合料的高温性能;通过路用性能试验,所有WMRA的高温性能和水稳定性均满足中国规范要求,部分混合料的低温性能稍低于规范要求。     

紫外光及温度老化对冷拌冷铺乳化沥青混合料的性能影响评价

目的 研究紫外光及温度老化对冷拌冷铺乳化沥青混合料(CMA)高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性的影响.方法 基于CMA与热拌沥青混合料(HMA)的对比分析,在紫外光老化方面,通过Verhulst生物模型建立沥青混合料各项性能与紫外光老化时间的关系方程,提出紫外光老化速率评价指标,评价各项性能的紫外光老化速率;在温度老化方...     

老化沥青再生性能的预估分析

依托深圳市笋岗路大修工程的沥青路面热再生工程,建立了预估再生沥青性能的复合律方程;应用90#沥青、70#沥青和再生剂对老化沥青进行了再生试验,测定了再生沥青的粘度、针入度和软化点;进行了不同再生方法的复合律方程验证,并对不同再生方法的再生效果进行了比较.研究结果表明:再生沥青的针入度、软化点和粘度指标的再生规律很强,用复合律方程去预估再生沥青的性能是可靠的;再生沥青的针入度对数与沥青(或再生剂)的掺量成正比,再生沥青的粘度对数和软化点与沥青(或再生剂)掺量成反比,这些指标都可以根据复合律方程进行内插或一定程度的外延推算,用于确定再生沥青混合料的配合比设计用量;再生剂比新沥青有更好的再生效果,高标号沥青比低标号沥青有更好的恢复能力.     

泡沫沥青及其温拌混合料高温性能分析

为研究泡沫沥青及其温拌混合料高温性能,采用动态剪切试验(DSR)分析沥青样品发泡前后在原样及短期老化(RTFOT)条件下的高温性能及沥青在经历发泡过程后的性能变化;通过动稳定度和动态模量试验评价泡沫沥青温拌混合料及热拌沥青混合料的高温性能,基于动态模量试验数据拟合得到沥青混合料动态模量主曲线及位移因子,并与热拌沥青混合料的高温性能进行对比。结果表明:采用动态剪切试验(DSR)得到沥青抗车辙因子结果与其混合料高温性能有良好的相关性;基于动态模量主曲线方法可以更全面的评价沥青混合料的高温性能。     

拌合时间对掺Duroflex~抗车辙剂沥青混合料高温稳定性的影响

为了探讨掺加Duroflex的沥青混合料拌合时间对其抗车辙性能的影响,对不同拌合条件下的AC-20C沥青混合料进行了车辙试验。试验结果显示,基质沥青和SBS改性沥青混合料的动稳定度都随着拌合时间的延长而降低;拌合时间从3min延长至11min时,基质沥青混合料动稳定度减低比率为49%,而SBS改性沥青动稳定度降低比率高达74%,SBS改性沥青掺加3%Duro的动稳定度降低比率为29%;不同拌合时间会对沥青混合料动稳定度产生较大影响,在同等试验条件下掺加Duroflex能够提高沥青混合料的动稳定度。     

热氧老化对高韧性环氧沥青及其混合料性能的影响

通过热氧老化前后的拉伸试验和黏度试验评价高韧性环氧沥青的抗老化性能,通过马歇尔试验、劈裂试验、低温小梁弯曲试验及四点弯曲疲劳试验考察热氧老化对高韧性环氧沥青混合料性能的影响;并与美国环氧沥青和日本环氧沥青作对比。结果表明,热氧老化对三种环氧沥青及混合料的性能影响均不显著,老化后仍满足相关技术指标要求。其中,高韧性环氧沥青的拉伸强度、断裂伸长率和施工容留时间分别损失了8. 9%、11. 2%和4. 8%;其混合料的马歇尔稳定度、劈裂强度、低温破坏应变和疲劳寿命分别下降了6. 6%、5. 7%、8. 2%、8. 1%。高韧性环氧沥青的抗老化性能略逊于美国环氧沥青,而优于日本环氧沥青。     

高寒地区成品橡胶沥青混合料的低温性能及评价方法

为了研究高寒地区RA-1型成品橡胶沥青混合料的低温特性,以川藏南线四川段为依托工程,从沥青混合料的强度、老化及冻融循环效应等方面入手,通过室内小梁弯曲试验、劈裂试验、老化试验及冻融循环试验对其低温性能进行分析,并提出合理的低温性能评价标准。研究结果表明:在-5℃～0℃时,RA-1型橡胶沥青混合料的最大弯拉应变的增幅较大,约为34.4%;当加载速率为2 mm/min时,采用劈裂试验更能体现出RA-1型橡胶沥青混合料在四川高寒地区的低温破坏过程;随着温度的升高,短期老化后,其最大弯拉应变和劈裂强度均大于长期老化后的相应值,在经历约20次冻融循环作用后,RA-1型橡胶沥青混合料的劈裂抗拉强度衰减趋势逐渐趋于平缓;与初始未冻融状态相比,当经历40次冻融循环后,RA-1型橡胶沥青混合料的最大弯拉应变衰减了13.9%;劈裂试验适用于研究区域新拌RA-1型橡胶沥青混合料的低温性能评价,其加载速率适宜调整为2 mm/min;低温弯曲试验适用于研究区域RA-1型橡胶沥青混合料经长期老化后的低温性能,其加载速率适宜调整为15 mm/min;冻融劈裂试验适用于评价研究区域经冻融作用的RA-1型橡胶沥青混合料低温性能,其加载速率适宜调整为2 mm/min。RA-1型成品橡胶沥青混合料适用于四川高寒地区沥青路面的铺筑。     

厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能

针对国内外对硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能研究甚少的现状,采用干湿循环作用下不同质量分数(2.5%,5%和10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了沥青混合料在硫酸盐腐蚀介质中的马歇尔力学性能、高温稳定性和低温抗裂性的变化规律。试验结果表明:沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的性能衰减较蒸馏水环境下更为严重,且沥青混合料的性能随硫酸盐浓度的增加呈降低趋势;SMA-13沥青混合料的耐硫酸盐侵蚀性优于AC-13沥青混合料;SEM微观分析表明,硫酸盐溶液较蒸馏水更易侵入沥青膜与集料界面,加速水损害,并在干燥环境中结晶膨胀,导致界面强度降低,这是沥青混合料各项性能衰减的主要原因。     

彩色沥青混合料紫外线老化影响因素的灰色关联分析

使用基质沥青制备空隙率分别为20%,23%,25%的大空隙母体马歇尔试件,并在母体表面涂上不同二氧化钛掺量改性的彩色乳化沥青.将颜色、空隙率、二氧化钛掺量和紫外线照射时间作为影响因素,将紫外线照射后试件的马歇尔稳定度作为评价指标,采用灰色关联分析理论,对彩色沥青混合料紫外线老化的影响因素进行研究.结果表明:空隙率越大,紫外线对彩色沥青混合料的老化影响越明显;二氧化钛能提高彩色沥青混合料抗紫外线老化性能,当二氧化钛掺量为3.0%时,彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能最佳;4种影响因素按照重要程度排序为紫外线照射时间>二氧化钛掺量>空隙率>颜色,且灰色关联度均大于0.600,表明这4种因素均对彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能有重要影响.     

沥青稳定碎石基层抗永久变形性能试验研究

抗永久变形性能是沥青稳定碎石基层的重要性能指标.通过车辙试验,对不同级配沥青混合料在不同时间下的变形和动稳定度进行系统的研究,并对试验数据进行了分析.结果表明,在三种类型沥青稳定碎石基层混合料中,BLF类型混合料的竖向变形最小、动稳定度最大,抗永久变形性能最好.沥青稳定碎石基层由于其公称最大粒径较大、沥青用量较小,动稳...     

相变材料对温拌沥青混合料路用性能及微观机理的影响

为研究相变材料DTC对温拌沥青混合料路用性能的影响,通过马歇尔稳定度试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验、电子显微镜试验以及核磁共振试验,研究了不同DTC掺量下相变温拌沥青混合料的高温、低温、水稳性能的影响规律及其微观机理。结果表明：马歇尔稳定度值、小梁抗弯拉强度值与DTC掺量符合线性关系,通过t检验和F检验可知,短期老化对劈裂抗拉强度比的均值和方差无显著影响,长期老化对劈裂抗拉强度比的均值影响显著,对方差无显著影响。电子显微镜和核磁共振的研究发现：随着DTC掺量的增多,试件内的孔隙越来越多,但孔径分布及其峰值主要集中在0.01um-1um之间,孔隙度也在增大,这也正是DTC掺量越大,马歇尔稳定度值、劈裂抗拉强度值和小梁抗弯拉强度值下降越多的主要原因。通过灰色关联度分析获知,老化对沥青混合料路用性能的关联度影响甚微。因此,DTC掺量对沥青混合料的路用性能影响由大到小依次是马歇尔稳定度、抗弯拉强度、劈裂强度;相关性分析表明,沥青混合料微观结构特性与其宏观性能的相关系数都在0.77以上,宏细观性能紧密关联。     

抗剥落剂对沥青及沥青混合料耐久性影响

为了研究添加抗剥落剂对沥青混合料的耐久性影响,对添加抗剥落剂的沥青测试其老化后三大指标,并测试添加抗剥落剂沥青混合料的老化后的水稳定性、高低温稳定性,分析抗剥落剂对沥青及沥青混合料的性能影响。结果表明:随着长期老化时间增加,掺加抗剥落剂的沥青性能衰减较未掺加抗剥落剂的明显;而且抗剥落剂掺量越大,这种衰减越明显;不同抗剥落剂掺量下沥青老化属于一级反应,随着抗剥落剂掺量的增加,沥青老化反应速率常数呈现增大趋势;沥青混合料未老化时,随着抗剥落剂掺量增加,其水稳定性和低温性能呈现出先增加后降低的趋势,高温稳定性呈现降低趋势;经过短期老化和长期老化后,混合料的水稳定性和低温性能均呈现下降趋势、高温稳定性呈现增大趋势;且长期老化后掺加抗剥落剂的沥青混合料性能影响尤为明显。     

干法环氧沥青固化行为及其混合料性能评价

为了解决传统环氧沥青稳定性差、易离析、需现场制备、应用要求严格以及应用工序复杂等问题,对一种自制干法环氧材料及其混合料性能进行研究评价。采用光学显微镜观察干法环氧材料与沥青比例分别为1∶2、1∶3、1∶4时的分散性,并观察最优比例下干法环氧沥青的固化状态;采用非等温差示扫描量热(DSC)试验分析其固化行为,以及不同固化时间材料的固化程度,应用DoseResp模型拟合出固化程度与时间的关系曲线;通过固化行为分析,初步确定混合料养生温度及时间,并对混合料性能进行研究。研究结果表明:当干法环氧材料与沥青比例为1∶3时,其分散密集且无明显结团现象,在150℃条件下随着时间增长,逐渐形成稳定的网状交联结构;不同升温速率条件下,升温速率越高,固化热越小,固化反应越不充分;通过Kissinger方程和Ozawa方程计算该干法环氧材料的固化反应近似1级反应,反应放热集中且容易进行;DoseResp模型对干法环氧材料固化反应转化百分率的拟合精度较高,在实际应用中可以通过该拟合模型初步判断其固化程度,对研究和应用中时间控制有较好的指导作用;干法环氧沥青混合料马歇尔稳定度可达53.34 kN;60℃车辙动稳定度可达42 000次,70℃车辙动稳定度可达25 200次;冻融劈裂强度比大于100%;浸水残留稳定度大于90%;低温弯曲性能满足要求。     

排水性沥青混合料低温性能的探讨

针对高寒多年冻土区特点,分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,为保证低温性能,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化(TFOT)样品、压力老化(PAV)样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪(BBR)试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验(TSRST),评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明:沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1/3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。