沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性变形

为了研究沥青混合料在不同温度、不同应力下黏弹性变形响应,提出了基于三轴重复荷载试验评价沥青混合料抗车辙能力的方法,并对沥青路面车辙发展规律进行了分析。采用半正弦波荷载来模拟路面实际车辆荷载,基于黏弹性五单元八参数模型,推导了能够适用于三轴重复荷载试验的力学模型。结合三轴重复荷载试验的试验结果,利用Origin 8.5软件,对三轴重复荷载试验数据进行拟合,得到了相应的黏弹性参数。对比计算流动数和实测流动数,分析沥青混合料黏弹性变形特性。研究结果表明,温度越高、应力越大,混合料黏弹性变形越大,流变性越小;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合相关系数达到95%以上,表明该模型可以有效地反映沥青混合料黏弹性变形特性。     

基于重复蠕变恢复试验的化学改性沥青高温性能

为了探究多聚磷酸(PPA)和反应型三元共聚物(RET)改性沥青的高温流变行为,基于重复蠕变恢复试验,深入研究基质沥青、PPA改性沥青、RET改性沥青及SBS改性沥青在不同加载应力及温度条件下黏弹性响应的变化规律,从温度、应力等方面对改性沥青的延迟弹性进行分析,并将PPA,RET与SBS等3种改性沥青的高温性能进行比较,更加客观地评价PPA和RET两种化学改性沥青的高温性能.采用Burgers模型对试验数据进行拟合,分析了蠕变劲度黏性成分与混合料车辙试验动稳定度的相关关系.结果表明:PPA和RET的加入可显著改善沥青的高温抗变形能力,提高路面的抗车辙性能.     

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。     

基于老化的石墨烯/橡胶粉复合改性沥青蠕变特性及微观结构分析

为了分析石墨烯掺量以及老化对石墨烯/橡胶粉复合改性沥青蠕变-恢复性能、蠕变参数以及蠕变中瞬时弹性变形、延迟弹性变形以及不可恢复黏性变形等各组成部分相对比例的影响,以不同石墨烯掺量的橡胶沥青为研究对象,采用60℃蠕变-恢复试验,分析其旋转薄膜烘箱(RTFOT)老化和压力(PAV)老化蠕变-恢复性能。首先,基于Burgers模型拟合沥青蠕变变形,为了减少Burgers模型拟合误差,利用蠕变柔量与时间的关系,预估Burgers模型的瞬时弹性模量,进而拟合模型剩余参数;其次,计算各类变形占总体蠕变变形比例,分析石墨烯掺量对不同老化阶段橡胶沥青蠕变变形的影响规律;最后,采用扫描电镜(SEM)观测不同老化程度的橡胶沥青、石墨烯/橡胶粉复合改性沥青微观结构。研究结果表明:RTFOT老化后橡胶沥青的蠕变值显著大于原样沥青,而经历PAV老化后,其蠕变值减小;石墨烯的掺加使得老化对橡胶沥青蠕变值的影响减小;RTFOT和PAV老化后,橡胶沥青及复合改性沥青的瞬时弹性变形所占比例、总体变形比例均有一定程度的减小;RTFOT老化后其延迟弹性变形所占比例显著减小,而黏性变形所占比例增加;PAV老化后其延迟弹性变形所占比例有一定程度的上升;SEM显示,原样橡胶沥青呈现明显的非均质性,老化后橡胶粉颗粒减少,橡胶颗粒呈现溶胀状态;原样石墨烯/橡胶粉复合改性沥青与橡胶沥青微观结构相似,老化后复合改性沥青中出现较大面积的团聚物。     

RIOHTrack中面层沥青混合料高温性能SPT试验

为了优选沥青混合料高温性能的简单性能试验(simple performance test,SPT)的评价指标,通过SPT复模量试验和重复荷载试验对交通运输部公路科学研究院足尺路面试验环道(full-scale test circular track in Research Institute of Highway,Ministry of Transport,RIOHTrack)所用7种中面层沥青混合料AC-20的高温性能进行了评价.采用动态模量、车辙因子、流变次数、永久应变与流变次数之比及永久应变斜率5个评价指标,基于幂函数关系对相同及不同试验间的评价指标进行拟合,分析各个指标间的相关性.研究结果表明:SPT试验能有效评价沥青混合料的高温性能,根据各个指标间相关性判定系数综合平均值的大小,优选出车辙因子及永久应变斜率作为中面层沥青混合料高温性能的评价指标,相应的评价结果具有良好的一致性.     

基于使用性能的浇注式沥青混凝土设计

针对钢桥面铺装浇注式沥青混凝土使用中容易出现的高温车辙、疲劳开裂问题,提出浇注式沥青混凝土"四阶段设计法"确保高温性能与疲劳性能的平衡;基于黏弹力学原理,提出动稳定度为浇注式沥青混凝土高温性能评价指标,通过大型加速加载试验进行验证其可靠性;基于断裂力学和能量法原理,提出冲击韧性为浇注式沥青混凝土疲劳性能评价指标,通过试验建立起冲击韧性和四点弯曲疲劳寿命的关系。研究结果表明:动稳定度可准确反映浇注式沥青混凝土高温抗变形能力;冲击韧性和疲劳性能之间有良好的线性相关性,采用冲击韧性能有效评价浇注式沥青混凝土疲劳性能。     

基于DMA方法的浇注式沥青胶浆高温性能及评价指标

为了研究浇注式沥青胶浆的高温性能及评价指标,采用动态力学分析(DMA)方法,通过动态剪切流变试验,探讨了不同温度、沥青种类、粉胶比对浇注式沥青胶浆高温性能的影响.分析了广义剪切模量与浇注式沥青混合料高温变形之间的相关性,探讨了该指标作为浇注式胶浆高温性能评价指标的适用性,并以车辙深度为控制标准,对广义剪切模量以及60℃条件下的贯入度提出了建议值.结果表明:浇注式沥青胶浆复数剪切模量和相位角受温度、沥青种类、粉胶比因素影响明显;广义剪切模量与混合料永久变形呈良好的线性关系,能作为一种合适的劲度指标评价浇注式沥青胶浆的高温稳定性;60℃条件下,浇注式沥青混合料贯入度指标建议值不大于3.29 mm.     

用车辙系数评价沥青混合料的抗车辙性能

提出了车辙系数（WRI）指标这一概念,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,对不同时间车辙发生的程度进行了对比、分析．结果表明：动稳定度指标缺乏对全过程的累积变形量和最大永久变形量的考虑,在评价沥青混合料的高温性能时存在较大的局限性,车辙系数指标能较好体现工程实际中车辙的形成规律,有效避免高温性能差别明显而动稳定度基本一致的不合理情况,提高了对沥青混合料高温性能评价的区分率．     

考虑剪切性能的泡沫沥青混合料配合比设计

在传统泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的基础上,基于摩尔–库伦强度理论,提出考虑抗拉、抗水损和抗剪切性能的泡沫沥青用量综合指标,优化了泡沫沥青冷再生混合料配合比设计方法.同时为解决车辙试验试件成型复杂、耗材多、耗时长等缺陷,提出基于标准马歇尔试件的单轴贯入试验对混合料高温抗剪切性能进行评价,为设计和检验高抗剪泡沫沥青冷再...     

动态贯入下浇注式沥青混合料的永久变形研究

基于修正Burgers模型推导出动态贯入下浇注式沥青混合料永久变形的模型,用该模型对浇注式沥青混合料(GA-10)在动态贯入试验下的永久变形试验数据进行了回归分析,获得了不同温度、荷载应力峰值和间歇时间下的模型参数.试验结果表明:高温重载是使浇注式沥青混合料产生永久变形的重要因素,永久变形经历了快速增长和缓慢增长两个阶段;高温使黏弹性变形恢复的能力下降,黏弹性残余应变量增大,同时加速永久变形量的产生;由于混合料硬化松弛的影响,间歇时间越长,混合料产生的永久变形量越大,在不同间歇时间下,黏度和非线性增长速度值基本保持不变;较大的荷载应力峰值使混合料的内应力变大,黏弹性变形恢复能力变强,但重载会加速永久变形量的增长.     

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。     

钢桥面复合铺装结构永久变形预估

针对浇注式与环氧沥青混凝土两种铺装材料组成的5类铺装结构,采用恒高度剪切疲劳试验对铺装材料的流变特性进行试验研究,根据试验结果,利用多元非线性回归方法获得基于Bailey-Norton模型的铺装材料高温蠕变参数;而后,建立正交异性钢桥面铺装复合结构有限元模型,仿真模拟60℃下铺装的永久变形;最后,利用等厚度修正的车辙试验对5类铺装结构的永久变形仿真结果进行了试验验证.研究表明:浇注与环氧组成的异性铺装结构中,铺装永久变形贡献率大部分是浇注式沥青混凝土,而环氧沥青混凝土的贡献率很小;浇注或环氧组成的双层同质铺装结构中,铺装车辙变形主要发生在上面层.研究内容为钢桥面铺装结构与材料的高温变形设计提供理论支撑.     

半柔性路面混合料路用性能

半柔性路面是一种在开级配沥青混合料中填充水泥胶浆而形成的兼具沥青路面与水泥混凝土路面特点的复合路面。利用车辙试验来评价半柔性路面混合料的高温稳定性 ,用弯曲、劈裂试验和蠕变试验来评价半柔性路面混合料的低温和疲劳性能 ,用残留稳定度和冻融劈裂试验评价半柔性路面混合料的水稳定性 ,用残留稳定度试验来评价半柔性路面混合料的抗油蚀性能。结果表明 ,半柔性路面混合料具有优良的高温稳定性、耐疲劳性能和耐油蚀性能 ,具有较好的水稳定性和低温稳定性。在普通的水泥胶浆中掺加聚合物树脂 ,可明显改善半柔性路面混合料的低温抗裂性和水稳定性。     

基于激光轮廓检测仪的沥青路面宏观轮廓特征评价指标研究

为了采用沥青路面轮廓特征指标来评价路面的施工质量均匀性,本文基于激光轮廓检测仪对沥青路面宏观轮廓特征进行研究,经过合理的数学推导方法,得出五个评价指标,采用MATLAB程序计算五个指标的数值。并且设计实验方案做验证性分析,室内成型四组不同的车辙板,以搓揉试验为基础,分别进行0,2,4,6,8小时的搓揉试验,测得数据并计算五个指标数值,将其与铺砂法的构造深度做相关性分析。结果表明：此五个指标能合理的表征沥青路面轮廓特征,具有一定的准确性和可信度,为后续评价沥青路面施工质量均匀性打下坚实基础。     

基于180 s劲度模量的低温开裂指数预测

提出了一种通过材料性能测试，预测5～10年状况下沥青路面实际开裂的方法。依托开裂指数同沥青材料低温性能的关系，利用CAM模型(一种数学模型)拟合得到了5类常用沥青的180 s劲度模量值，预测并提出了PAV(压力老化)状态下各类沥青的开裂指数。通过数据分析，验证了该种模拟方式预测的准确性。借助长吉高速实地芯样开裂情况调研，验证CI值(低温开裂指数)对沥青路面实际开裂水平的预测效果。结果表明，CAM模型下得到的沥青梁180 s模量计算方法简单，数据置信度高，预测得到的SBS改性沥青开裂指数与路面实际开裂水平一致，证明了利用沥青材料性能预测路面实际抗裂能力这一方法的可行性。依据规范提法，给出了五类北方常用沥青的CI值参考区间。     

渗透型再生剂对再生沥青性能影响的实验分析

为改性老化沥青,恢复老化沥青的路用性能,综合相容性和胶体调和原理,用回收食用油和扩散剂制备渗透型再生剂,对比分析普通型再生剂与渗透型再生剂用量对再生沥青粘滞性和低温性能的影响,并采用动态剪切流变试验测定再生沥青的车辙因子。结果表明,随着再生剂掺量的增加,再生沥青的针入度和延度呈近似的线性增大,软化点、动力粘度和低温蠕变劲度则降低;相比于普通型再生剂,渗透型再生剂的再生效果更好,当渗透型再生剂的用量为6%时,再生沥青的以上性能均可恢复至基质沥青的指标水平,且再生沥青具有合适的车辙因子以满足高温稳定性的要求。     

基于SHRP方法的不同层位旧沥青性能试验评价

针对某高速公路沥青路面不同层位的回收沥青及其短期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT）和长期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT＋压力老化PAV）后的沥青,应用Superpave技术中的PG分级方法开展动态剪切流变（DSR）和低温弯曲梁流变（BBR）试验,分别评价它们的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能.同时,利用沥青混合料简单性能试验仪（SPT）进行不同层位沥青混合料的重复加载永久变形试验,评价它们的高温稳定性能.研究结果表明,不同层位面层的旧沥青由于沥青品种、老化程度不同,所测试出的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能都有所差异.高温稳定性增强了,但低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能均有所降低,需进一步提高.还确定了不同层位沥青的最高和最低的路面设计温度等级.     

掺加铁矿尾砂的沥青混合料的路用性能

铁矿尾砂利用于沥青路面工程既环保又经济。通过高温车辙试验、蠕变试验和低温弯曲试验评价了掺铁矿尾砂的沥青混合料的路用性能。结果表明,掺铁矿尾砂能够明显提高沥青混合料的高温和低温性能,对混合料水稳定性影响较小。铁矿尾砂可以在沥青路面工程中大规模推广应用。     

沥青道面高温抗车辙性能评价指标

为解决目前机场沥青道面高温性能评价指标缺陷性（与道路指标不同,无参考标准）问题,通过汉堡车辙试验、普通车辙试验及单轴贯入试验对3种级配混合料进行测试,对动稳定度、蠕变斜率和抗剪强度指标进行了综合分析.测试结果显示,动稳定度与蠕变斜率评价指标相一致,与抗剪强度指标相反,且蠕变斜率指标对抗车辙性能区辨性最佳.同时,利用贝雷法设计参数及沥青胶结料参数对其验证发现,贝雷法能够进一步解释混合料级配高温性能优劣,粉胶比与动稳定度、抗剪强度和蠕变斜率有较好的相关性,而沥青膜厚度与其相关性较差.故建议采用动稳定度与汉堡车辙蠕变斜率、车辙深度相结合的方法来评价抗车辙性能优劣,为优化机场沥青道面配合比设计提供参考.     

硫磺改性沥青混合料间接拉伸模量的试验研究

为了探究硫磺改性沥青路面温度敏感性较小的原因,采用不同试验温度下的间接拉伸劲度模量指标来分析混合料的感温性,并用车辙试验和低温约束温度应力试验来验证劲度模量的变化规律.试验结果证明硫磺改性技术可以有效地增大沥青混合料在高温下的劲度模量,而低温下的劲度模量基本不变,从而改善了路面的综合性能.