橡胶沥青混合料疲劳性能研究

参考美国AASHTO TP8标准要求，根据中国沥青混合料的成型现状，采用MTS材料试验机控制加载，选择改进的三分点加载小梁弯曲疲劳试验评价了亚利桑那州体系下的橡胶沥青混合料的疲劳性能。试验结果表明：橡胶沥青混合料的疲劳寿命与应变水平有着很好的线性关系；使用了间断级配和高沥青用量的橡胶沥青混合料的疲劳性能明显好于一般AC-13级配下的SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料；橡胶沥青混合料优异的疲劳性能与高温稳定性，与沥青与级配有密切关系。     

橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素研究

参考美国国家公路与运输协会(AASHTO)标准TP8要求,根据中国沥青混合料的成型现状,采用材料试验机(material test system,MTS)控制加载,选择改进的三分点加载小梁弯曲疲劳试验对橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素进行了研究.研究表明:橡胶沥青油石质量比在7.5%～9.0%时,橡胶沥青混合料的疲劳寿命随沥青掺量的增加而增大;在正常的空隙率范围内,随着空隙率的减小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命逐渐增加,但饱和度太高,对混合料的疲劳性能不利;胶粉掺量在19%时的疲劳性能最好.对各影响因素进行关联度分析表明,空隙率对橡胶沥青混合料的疲劳性能影响最为显著,沥青饱和度、油石质量比和胶粉掺量对疲劳性能也有较大影响.     

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.     

掺外加剂的橡胶沥青SMA混合料设计方法

为了研究橡胶沥青SMA混合料的配合比设计和路用性能,在普通SMA配合比设计方法的基础上,选择3种橡胶粉、1种基质沥青和4个间断级配,对橡胶沥青混合料配合比设计过程进行了详细的介绍;利用车辙试验和疲劳试验,分析了不同油石比、外加剂(如SBS、高模量耐久剂)等对混合料高温稳定性能和抗疲劳性能的影响。结果表明:与普通SMA混合料相比,橡胶沥青SMA混合料具有较小的矿粉用量和较大的目标空隙率;随着油石比的增大,橡胶沥青SMA混合料的高温稳定性能逐渐降低,抗疲劳性能则不断提高;车辙试验结果和疲劳试验结果呈现一致的规律,即油石比较大时,高模量耐久剂对混合料路用性能的提高作用更为明显。     

水-温耦合作用对高模量沥青混合料性能的影响

为研究RA,PR.M和BRA 3种高黏剂对沥青混合料路用性能的影响,对水-温耦合作用下的工程上常用的AC-13C和AC-20C两种密级配沥青混合料展开了研究.从矿料级配类型、高黏剂、含水率、试验温度等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙性能、抗疲劳性能进行了研究.结果表明:当级配类型相同时,高黏剂的种类及掺量对沥青混合料最佳油石比的影响不大.在相同条件下,AC-20 C沥青混合料的吸水率及高温抗车辙能力明显大于AC-13 C沥青混合料的,且掺入RA高黏剂的沥青混合料的高温抗车辙能力整体最优.随着试验温度的升高、加载应力及吸水率的增大,沥青混合料AC-13C和AC-20C的疲劳寿命均有所缩短;在低温、低应力条件下,AC-13C沥青混合料的疲劳寿命长于AC-20C沥青混合料的.     

沥青混合料裂纹扩展阶段的疲劳寿命预测

由于沥青混合料的疲劳裂纹扩展一般难以用传统的Paris公式描述,文中基于能耗的观点,研究了沥青混合料裂纹扩展阶段的疲劳演化规律.试验采用半圆弯曲试验方法,在MTS试验系统上进行了3种级配的沥青混合料的断裂韧度试验和疲劳试验,定义了半圆弯曲试验方法中沥青混合料的裂纹起裂点和疲劳破坏点.研究结果表明:具有断级配的应力吸收层沥青混合料具有很好的抗裂性能和抗疲劳性能;混合料累积疲劳破坏能符合Miner线性假定;沥青混合料的疲劳寿命与断裂韧度有很好的相关性.通过拟合VanDijk能耗公式参数而建立的以断裂韧度为参数的预测模型可以方便地预测沥青混合料裂纹扩展阶段的疲劳寿命.     

级配对应力吸收层沥青混合料性能的影响

为研究混合料级配对富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料路用性能的影响,提出适于应力吸收层混合料的级配类型;在选用优质高粘性沥青作为结合料的基础上,应用改进的Superpave方法设计了AC、间断、S型和SMA等6种典型级配的应力吸收层混合料,并分别对其疲劳性能、抗拉性能和低温变形性能等进行了室内试验研究.结果表明:AC类级配及间断级配兼顾耐疲劳、常温抗拉和低温变形强等优良力学性能,且对应的混合料沥青结合料含量(质量分数)适中;建议在实际工程应用中,富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料应尽可能优先选择这两类级配.     

TOR橡胶沥青在路面养护中的应用研究

为研究维他连结剂(trans-polyoctenamer rubber reactive modifier,TOR)橡胶沥青在路面养护中的适用性,通过室内试验,基于沥青玛蹄脂碎石(stone matrix asphalt,SMA)级配制备了湿法TOR橡胶沥青混合料,测试其路用性能;依托江苏省道S333邮仪段大中修罩面工程进行了试验路的摊铺和现场检测.室内试验结果表明:TOR橡胶沥青混合料的各项路用性能均满足现行改性沥青混合料规范要求;现场施工及检测结果表明:TOR橡胶沥青混合料具有良好的施工和易性、节能环保等特点,且试验路各项检测指标均满足公路沥青路面施工规范要求.     

高性能沥青混合料应用技术研究

在矿料、沥青材料试验研究的基础上开展沥青混合料组成设计试验研究,提出了供工程使用的高性能沥青混合料级配组成设计建议范围.高性能沥青混合料路用性能检验结果表明,其高温稳定性高于国内常用的AC-I沥青混合料.此外还用高应力比模拟重载交通研究了高性能沥青混合料的疲劳性能,发现重载情况下的疲劳规律与一般荷载下的疲劳规律一致.试验路的观测与分析结果表明达到了预期的目标.     

水作用对沥青混合料疲劳性能影响试验

为了便于高温潮湿多雨地区和季节性冰冻地区选用合适的水处理方式评价沥青混合料水稳定性,设计制备了3种级配、4种空隙率的AC-13沥青混合料,通过间接拉伸疲劳试验,研究了不同水作用方式(高温浸水和冻融循环)对它们疲劳性能的影响。试验结果表明,水作用会明显降低沥青混合料的疲劳性能,并且冻融循环的不利影响更为严重;细集料多、空隙率小的沥青混合料的疲劳性能较好,其疲劳寿命对荷载应力也更为敏感。设计和施工时应保证沥青混合料空隙率在4%~5%之间,以降低水作用对沥青混合料疲劳性能的影响程度。同时,评价了水作用对Superpave级配禁区上下方的沥青混合料疲劳性能的影响,并探讨分析了高温浸水和冻融循环影响不同空隙率的沥青混合料疲劳性能的作用机制。     

橡胶沥青混合料高温稳定性影响因素试验

通过室内车辙试验和浸水车辙试验,采用单因素对比分析的方法,对橡胶沥青混合料高温稳定性能的主要影响因素进行了系统研究.试验结果表明,胶粉来源、胶粉掺量、油石质量比、空隙率等因素,对于橡胶沥青混合料高温稳定性的影响比较显著,基质沥青对高温稳定性也有一定程度的影响,而胶粉细度等因素所产生的影响较小.尽管不同级配形式下混合料常规动稳定度的测试结果差异不大,但由于浸水对比车辙试验条件下动稳定度的衰减幅度最小,因此,矿粉比例低且细料较少的间断级配形式更适用于橡胶改性沥青.     

橡胶沥青工艺参数对其性能影响的试验研究

通过沥青常规试验和SHRP性能分级试验,分析研究了橡胶粉粒径、类型、掺量和基质沥青类型等工艺参数对橡胶沥青性能指标的影响.研究表明,橡胶粉的加入可以显著改善沥青的高温性能、低温性能和抗老化性能等,橡胶沥青可达到PG82-28的技术要求.通过系列试验,发现货车胶粉优于小汽车胶粉;20目胶粉优于40目及60目胶粉;通过对不同掺量胶粉的研究,确定了18%的最佳掺量;与90号基质沥青相比,70号基质沥青可使橡胶沥青高温性能更好,但低温性能略差.     

橡胶改性沥青储存稳定性试验研究

制作了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青,并进行了不同储存温度或不同储存时间条件下2种橡胶改性沥青的稳定性试验.研究表明,脱硫橡胶沥青经高温静态储存后比普通橡胶沥青更易离析.经过高速剪切工艺,大颗粒的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成无明显颗粒的细小物质,其胶粉颗粒大小在2种橡胶沥青的性能比较中不产生影响;而普通橡胶粉剪切后基本保持...     

改性沥青玛蹄脂及沥青玛蹄脂碎石路用性能

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,其中包括马歇尔稳定度、水稳定性、低温抗裂性、高温稳定度、疲劳耐久性和抗滑性能,并与密级配沥青混凝土进行了对比分析;同时研究分析改性沥青及纤维玛蹄脂PG指标.结果表明：沥青玛蹄脂碎石混合料级配从连续级配理论变化到间断级配理论,骨架结构与玛蹄脂填充度是间断级配的关键;改性沥青及玛蹄脂PG指标性能对混合料性能具有明显的影响;沥青玛蹄脂碎石混合料中粉胶比应高于普通密级配沥青混合料,且具有较密级配沥青混合料更好的路用性能,适合作高等级公路沥青面层.     

水-热作用下胶粉改性沥青汉堡车辙高温性能

橡胶类改性沥青混合料的高温性能一直是国内外研究的热点问题。本文采用浸水汉堡车辙试验,针对普通橡胶沥青、terminal blend(TB)胶粉改性沥青及TB复合改性沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能进行评价与对比。实验结果表明,对于传统橡胶沥青来说,其在浸水条件下的高温抗车辙性能随着掺量的增大而先下降后上升,掺量从5%变化至20%的过程中,橡胶沥青中的橡胶颗粒对沥青分散体系的性能贡献逐渐增大,橡胶粉掺量推荐采用内掺20%。对于TB胶粉改性沥青混合料,其在水-热综合作用下的抗车辙性能劣于基质沥青混合料,且随掺量的增加而逐步下降。对于TB+SBS复合改性沥青混合料,SBS的掺入能够显著提高TB胶粉沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能,且性能随SBS掺量的增加而提升。根据实验结果,在TB+SBS复合改性沥青混合料中推荐使用20%橡胶沥青,SBS的掺量可根据性能与成本进行综合考虑。     

基于正交试验的SEBS/橡胶粉复合改性沥青性能分析

为获得性能优异的改性沥青混合料,选用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene ethylene butadiene styrene,SEBS)和橡胶粉对沥青进行复合改性,采用正交试验设计优化复合改性沥青的掺配方案,同时选用三大指标、布氏旋转黏度、短期老化模拟(RTFOT)等试验对复合改性沥青、橡胶改性沥青、SEBS改性沥青、基质沥青的黏滞性、高温稳定性、低温抗裂性、感温性及抗老化性进行对比分析,综合评价其路用性能.正交试验结果表明,SEBS、CR的最优复合掺量分别为5％和16％,最佳制备方案为SEBS和CR同时加入;采用本文方法制备的SEBS/CR复合改性沥青可降低沥青感温性能,改善低温抗裂性能和抗老化性能,对高温稳定性的改善效果尤为明显;此外需考虑目标需求及温差变化较大时复合改性沥青的掺配比例.     

冻融循环条件下外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响

为评价外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响状况,采用水泥、消石灰、橡胶粉和高分子聚合物对AC-13和AC-16沥青混合料进行掺配,然后在冻融循环条件下通过劈裂强度评价其水稳定性能.首先通过高温稳定性、低温抗裂性及水稳性试验方法,确定了水泥和消石灰的最佳改性含量;其次通过沥青三大指标测试方法、弹性恢复试验及小梁弯曲试验分别获...     

水泥橡胶综合改性沥青混合料性能分析

为了减轻沥青路面的早期破坏,延长路面使用寿命,在高温多雨地区铺筑出具有优良使用性能的沥青路面,对比研究将水泥和橡胶粉同时作为改性剂对沥青性能的作用效果,并通过针入度、延度、软化点、黏附性试验确定合适的水泥掺量。通过马歇尔试验、车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对沥青混合料的路用性能进行相关研究,并与基质沥青混合料的相关性能进行了系统对比评价。试验结果表明,掺入水泥和橡胶粉后提高了混合料的高温稳定性能和抗水损害性能。当水泥掺量为1.5%、橡胶粉掺量为20%时,高温稳定性和抗水损害性能最佳。