厂拌热再生SBS改性沥青混合料抗裂性能

为了研究厂拌热再生SBS改性沥青混合料的抗裂性能,采用半圆弯拉试验,通过断裂能分析中低温条件下旧料掺量、再生剂掺量对再生沥青混合料抗裂性能的影响;同时借助数字散斑技术,对半圆弯拉试验加载全过程中试件表面图像进行散斑处理,对其裂缝尖端水平应变场信息以及裂缝扩展特征进行评价,对比分析水平应变-时间曲线的变化规律;并研究长期老化和冻融循环作用对再生沥青混合料抗裂性能的衰减特性。研究结果表明:中低温条件下,再生沥青混合料的抗裂性能随旧料掺量的增加呈二次多项式递减,使用再生剂无法改变这种递减关系,但有助于减缓其劣化趋势,当旧料掺量(质量分数,下同)小于30%时,再生沥青混合料抗裂性能接近新拌改性沥青混合料,但抗老化性能较差;再生沥青混合料砂浆易形成受力薄弱界面,再生剂可延长其开裂时间,并提高裂尖水平应变峰值,尤其对于大比例废旧SBS改性沥青混合料(RAP-SBS)再生改善效果更明显;影响再生沥青混合料低温抗裂性能的各因素依次为温度、旧料掺量、长期老化,其中温度的影响最显著;再生沥青混合料低温抗裂性能对冻融循环次数的敏感度随旧料掺量的增加而增大,指数模型可以较好表征再生沥青混合料低温抗裂性能随冻融循环次数的衰减状况,其损伤程度随冻融次数的增加大致分为快速损伤期和稳定损伤期2个阶段。     

温拌再生沥青混合料路用性能研究

为研究不同RAP掺量对温拌再生沥青混合料路用性能的影响,提高旧料利用率,减少资源浪费,本文对RAP旧料各项性能指标进行分析,并设计温拌再生沥青混合料配合比,通过车辙试验,小梁弯曲试验及冻融劈裂试验对温拌再生沥青混合料路用性能进行评价.结果 表明,温拌再生沥青混合料高温性能随RAP掺量增大而增大,低温性能随RAP掺量增大...     

就地热再生沥青混合料的动态力学特性

为探究就地热再生沥青混合料动态力学特性,采用动态剪切流变试验和弯曲流变试验确定了再生剂最佳掺量,并对就地热再生混合料（RAC-13）及SBS改性沥青混合料（AC-13、SMA-13）在4种温度及6种频率下进行单轴压缩动态模量试验,同时结合时温等效原理和CAM模型构建了沥青混合料动态模量与相位角主曲线并分析了其力学性能。结果表明:就地热再生沥青混合料动态模量随频率增加（或温度降低）而增大,相位角随频率增加（或温度降低）先升高后降低。在标准设计条件（20℃、10Hz）下,就地热再生沥青混合料动态模量分别是AC-13、SMA-13的1.6、1.1倍,其具有优异的抗高温抗变形能力且低温抗裂性与SMA-13相当。CAM模型可以拟合得到就地热再生沥青混合料动态模量与相位角在宽频范围内的发展规律,为就地热再生沥青路面结构计算提供参考。     

旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响分析

为了研究旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响,采用冻融劈裂与水损坏敏感试验(MIST)研究混合料抗水损害性能,采用半圆弯曲试验研究混合料抗裂性能,采用标准贯入试验(SPT)研究混合料动态模型变化趋势。结果表明:随着回收沥青路面材料(RAP)含量的增加,水处理后沥青混合料弹性模量比逐渐提高,水对弹性模量的衰减程度影响相对较低;混合料破坏时的耗散徐变应变能DCSEf先增加后减少,温拌再生沥青混合料中存在一个最佳的RAP含量;旧料的增加在一定程度上降低了沥青混合料的抗开裂能力,使混合料向脆化方向发展,当旧料掺量达到一定水平后,再生沥青混凝土的抗裂性能将不再降低;同等条件下,RAP掺量越大,再生混合料动态模量越大,混合料表现出更多的刚性,更趋于脆性,随着试验温度的提升,温拌再生沥青混合料的动态模量更多地显现出黏弹性特征;相同RAP含量时,热再生沥青混合料浸水后抗变形能力、抗裂能力及动态模量均高于同等条件下的温拌再生混合料;热再生条件下能融化RAP料表面旧沥青的数量比温拌条件时多,使混合料更密实,其体积特征的变化带来了性能的差异。     

PR-Module改性沥青混合料力学性能

为了确定PR-Module改性沥青混合料的力学性能和制备工艺参数,以SK-70#为基质沥青,选用PR-Module外掺剂制备改性沥青混合料,通过马歇尔试验、劈裂试验、静态抗压回弹模量试验和动态模量试验,研究PR-Module改性沥青混合料的制备工艺参数和力学性能。研究结果表明:掺入PR-Module改性剂后,PR-Module改性沥青混合料的制备工艺参数比未掺PR-Module的普通沥青混合料有较大变化;随着PR-Module掺量的增大,沥青混合料的劈裂强度先增大后减小;PR-Module外掺剂能明显提高沥青混合料的疲劳寿命和静态抗压回弹模量;在相同试验条件下,PR-Module改性沥青混合料比未掺PR-Module的普通沥青混合料的动态模量大、相位角小;依据Sigmoidal函数方程,建立了参考温度为20℃时PR-Module改性沥青混合料的动态模量主曲线,并与静态抗压回弹模量进行了对比分析,得出在相同温度下,静态抗压回弹模量与动态模量相对应的加载频率较小,大约为0.03~0.07Hz。     

RAP掺量对热再生改性沥青混合料拌和压实温度的影响

为研究RAP掺量对热再生SBS改性沥青混合料拌和压实温度的影响,通过室内试验得到旧料掺量、再生级配、拌和压实温度与再生混合料体积指标的关系,并以4%空隙率为目标体积确定AC-16再生SBS沥青混合料的最佳拌和压实温度。结果表明：再生混合料毛体积密度不与拌和压实温度成线性关系,毛体积密度随温度变化出现峰值;Superpave级配不适用标准击实方式;同一拌和压实温度下,随着旧料掺量的增加,混合料空隙率会越大;旧料掺量在20%～40%情况下,掺量每增加10%,最佳拌和压实温度提高5℃左右。40%高RAP掺量下,再生SBS改性沥青混合料各路用性能都能达到规范要求。     

基于RAP全掺量下再生温拌沥青混合料路用性能研究

为实现资源的循环利用,降低高温作用对沥青的二次老化,引入N24型再生剂、A型合成蜡类温拌剂对RAP全掺量下再生温拌AC-16C沥青混合料展开研究.通过RAP原材料试验,确定RAP的矿料级配及油石比.在再生剂、温拌剂及再生温拌沥青等原材料研究的基础上制备再生温拌沥青,评价不同再生剂掺量下再生温拌沥青性能的改善情况,同时确定再生剂掺量为4%、温拌剂掺量为3%时沥青混合料的施工温度.通过对再生温拌沥青混合料开展高温抗车辙、抗水损害及低温抗开裂等试验,评价再生剂掺量对再生温拌沥青混合料路用性能的影响.结果表明,RAP中的粗集料发生了细化,但整体矿料级配与原矿料目标级配相当,无需对RAP进行级配调整;再生剂掺量为4%时,再生沥青性可能恢复到原道路石油沥青水平;3%温拌剂的掺入,沥青混合料拌和及压实成型温度分别降低30、40℃;再生剂掺量为4%时,再生温拌沥青混合料整体路用性能最优.     

基于原子力显微镜的沥青再生机理

沥青的老化严重影响了沥青混合料在实际应用中的耐久性,为了研究沥青的老化和再生机理,将基质沥青进行SHRP(strategic highway research program)老化,利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer, DSR)技术研究不同掺量的基质沥青和再生剂对老化沥青的再生效果。结果表明:基质沥青和再生剂均能对老化沥青产生再生效果,且随着它们掺量的增大,再生效果变好;老化沥青表面微观结构粗糙不均匀,基质沥青和再生剂的加入有效改善其表面微观形貌,降低其黏附力和粗糙度指标,同时使老化沥青相位角增大、复数剪切模量和抗车辙因子减小;温度的升高有助于再生剂在老化沥青中的扩散。可见再生剂的主要再生机理是增加并扩散老化沥青中缺失的组分。     

废旧沥青混合料掺量对热再生改性沥青混合料拌和压实温度的影响

为研究废旧沥青混合料(RAP)掺量对热再生乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料拌和压实温度的影响,通过室内试验得到旧料掺量、再生级配、拌和压实温度与再生混合料体积指标的关系;并以4%空隙率为目标体积确定AC-16再生SBS沥青混合料的最佳拌和压实温度。结果表明:再生混合料毛体积密度不与拌和压实温度呈线性关系,毛体积密度随温度变化出现峰值;Superpave级配不适用标准击实方式;同一拌和压实温度下,随着旧料掺量的增加,混合料空隙率会越大;旧料掺量在20%～40%情况下,掺量每增加10%,最佳拌和压实温度提高5℃左右;40%高RAP掺量下,再生SBS改性沥青混合料各路用性能都能达到规范要求。     

沥青混凝土动态模量及时-温等效方程

应用简单性能试验仪(SPT)进行不同温度和频率下2种沥青混凝土材料动态模量试验,利用时间-温度等效原理和WLF经验公式分析,得到不同基准温度下材料动态模量主曲线簇及位移因子参数值;在Arrhenius粘度公式基础上推导新的时-温等效方程,提出了WLF经验公式中参数C1、C2的物理表达式,并通过试验结果进行验证。研究结果表明:作用频率和温度对沥青混凝土材料动态模量影响规律一致,但材料相位角在不同温度状态下随加载频率呈现不同变化规律;WLF经验公式参数C1、C2与材料玻璃点温度Tg及相应活化能ΔE0相关,随基准温度增加C1减小而C2增大,推导的时-温等效方程能很好地解释这一变化规律;研究成果可为其他沥青混合料动态特性试验研究提供参考。     

密实型废旧橡胶颗粒沥青混合料的降噪特性

对连续型密级配普通沥青混合料和橡胶颗粒沥青混合料降噪特性进行了研究,并分析了不同橡胶颗粒掺量,以及不同橡胶颗粒粒径下混合料减振降噪性能的变化趋势。结果表明：将废旧橡胶颗粒应用于连续密级配路面具有可行性。当混合料中橡胶颗粒掺量增加、粒径减小时,混合料的构造深度和动态模量增大,回弹率、回弹值、竖向振动加速度及相位角减小,表明橡胶颗粒沥青混合料的降噪性能提高。此外,不同加载频率的动态试验还表明车速越高,路面/轮胎间的能量衰减越慢,振动噪声越大。     

不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能研究

目的研究在不同温拌剂、不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能,分析温拌剂和老化沥青对温拌再生沥青的性能影响.方法对不同温拌再生沥青的旋转黏度、动态剪切流变试验的高温性能及抗疲劳性能、弯曲梁流变试验的低温性能进行分析.结果随老化沥青掺量的增加,沥青的旋转黏度、车辙因子及疲劳因子升高,低温蠕变速率下降;降黏型温拌再生沥青A与普通再生沥青相比,黏度下降20%~30%,高温性能和抗车辙能力降低,其抗疲劳性能和低温性能均有不同程度的提高;表面活性型温拌再生沥青B与普通再生沥青相比,其黏度、高温性能和抗车辙能力基本不变,抗疲劳性能和低温性能略有提高.结论老化沥青提高温拌再生沥青施工温度和高温性能,降低其抗疲劳和低温性能.不同温拌剂对再生沥青的性能影响不同,应根据实际需要选择相应温拌剂.     

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.     

基于动态剪切流变仪试验的温拌沥青老化性能研究

为了研究温拌沥青短期老化和长期老化后性能的变化,该文选用Sasobit和3G两种温拌沥青,加入到70#基质沥青和SBS改性沥青,制备相应的温拌沥青,采用动态剪切流变仪DSR,测试不同温拌剂种类及不同掺量的温拌沥青,测试其复数剪切模量G*和相位角δ。结果表明：Sasobit和3G温拌剂的加入都使沥青短期老化程度降低,Sasobit温拌剂的幅度比3G温拌剂大,且降低幅度随着温度的增大而增大,而3G温拌剂在不同温度下其降低幅度相差无几;长期老化后,Sasobit温拌剂能够使沥青的G*/sinδ值变大,提高沥青的高温性能,3G温拌沥青的高温性能基本不变。     

基于氧化动态模型的沥青热氧老化性能预测

为研究沥青热氧老化过程中的动态变化规律,对3种沥青在不同时间和温度条件下进行热氧老化,采用动态流变剪切仪对各老化后的沥青试样进行动态频率扫描试验,得到沥青的复数剪切模量、相位角主曲线,进而获得各试样的交叉模量,分析交叉模量在沥青老化过程中随老化时间和老化温度的动态变化规律,建立预测交叉模量的氧化动态模型.研究结果表明,无论是石油沥青还是改性沥青,交叉模量对数的倒数在老化开始一段时间增长速度较快,后期逐渐缓慢趋于线性增长;氧化动态模型可预测沥青经任意温度和任意时间老化后的交叉模量;每种沥青都有其各自的老化路径.     

沥青混合料动态模量梯形梁与SPT试验比较研究

选用70号基质沥青和SBS改性沥青2种沥青材料、4.75 mm筛孔通过率分别为35%和55%的2种级配组合成4种沥青混合料,分别进行梯形梁和简单性能试验机(SPT)动态模量试验研究。基于时温等效原理,用非线性最小二乘法绘制参考温度为20℃的动态模量和相位角主曲线。研究结果表明:梯形梁和SPT试验得到的动态模量与相位角的主曲线变化趋势一致,但有明显区别;梯形梁试验的主曲线频域更窄,动态模量更小,相位角更大,且所得动态模量和相位角对频率(温度)的变化更敏感;频率(温度)也会对2种试验方法下动态模量和相位角的差异程度产生影响;SBS改性剂可以改善沥青混合料的动态力学性能及其路用性能;使用回归方程对2种试验方法行的动态模量进行转换拟合的相关性良好;加载模式对动态模量的影响显著,应当根据路面结构层的受力状况选择合适的动态模量试验方法。     

沥青混合料动态模量主曲线方法对比分析

为了更好地研究沥青混合料的动态特性,在4.4、21.1、37.8、54.4℃这4个试验温度下对沥青混合料进行简单性能试验(SPT),获得动态模量随加载频率的变化规律,然后基于时-温转换原理,采用WLF法和二次多项式法对数据进行非线性拟合,以此建立动态模量主曲线模型,并对两种方法进行分析。结果表明:1)相同试验温度下,沥青混合料动态模量随荷载加载频率增大而增大,相同加载频率下,沥青混合料动态模量随试验温度升高而降低,且试验温度越低时,加载频率的影响越显著;2)WLF法和二次多项式法均可拟合动态模量主曲线,拟合度分别为0.899和0.998。相较而言,二次多项式法能有效减少预测误差,主曲线模型拟合度和光滑程度更高,能够更准确地描述沥青混合料粘弹性动态响应的影响。     

乳化沥青冷拌再生混合料力学特性的试验研究

通过室内试验对不同RAP含量下的乳化沥青冷拌再生混合料的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能进行研究,结果表明再生混合料的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量均随RAP用量的增加呈线性减小趋势。     

基于表面自由能理论的温拌再生沥青-集料粘附特性

根据表面能理论,通过表面张力分析仪测试不同掺量新旧沥青和集料的表面自由能参数,分析温拌再生沥青表面自由能的变化规律以及温拌再生沥青-集料粘附特性。研究结果表明:再生沥青的表面自由能随旧沥青掺量增加而增大;温拌剂的添加改变了沥青的极性分量和Lewis酸碱作用力参数,改善了沥青的表面自由能,增强了沥青与石料的粘附能力;结合温拌条件下石灰岩、花岗岩2种石料粘附功之比以及水稳定性能试验结果,说明温拌剂的添加增强了沥青混合料粘附性能,从而改善再生沥青混合料的水稳定性能。     

泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能

为了研究回收沥青掺量对泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能的影响,采用三大指标试验、动态剪切流变试验和扫描电镜试验,测试了不同回收沥青掺量下的泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能的变化。试验结果表明:随着回收沥青掺量的增加,泡沫温拌再生沥青的疲劳因子和极限疲劳温度值逐渐增大,疲劳寿命值不断减小,抗疲劳性能不断变差;当回收沥青掺量大于等于60%(质量分数)时,泡沫温拌再生沥青的抗疲劳能力显著变差。回收沥青使泡沫温拌再生沥青的表面由光滑细腻逐渐变为清晰的褶皱,刚性增强。