冻融循环下纤维增韧型环氧沥青混合料损伤演化

为了研究季冻区玄武岩纤维增韧型环氧沥青混合料的性能劣化规律,首先,通过沥青黏温曲线分析和直接拉伸性能测试,初步确定纤维长度和掺量,并对比纤维改性前后的环氧沥青混合料(EAC)的路用性能,进一步确定最佳纤维长度和掺量,形成玄武岩纤维增韧型环氧沥青混合料(FEAC)的设计流程。随后,进行低温弯曲试验,测试不同冻融损伤程度沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变、弯曲劲度模量和弯曲应变能密度。研究结果表明：6%(质量分数)玄武岩纤维掺量的FEAC具有较好的高温性能和低温抗裂性,并保持了与EAC相当的水稳定性。随着冻融循环次数的增加,EAC和FEAC的弯拉强度、弯曲劲度模量和弯曲应变能密度逐渐降低,而弯拉应变的变化趋势则与之相反。相较于EAC,FEAC表现出更高的弯拉强度、弯拉应变和较低的弯曲劲度模量。FEAC和EAC的弯曲应变能密度冻融损伤变化均呈现明显的3段式性能下降。S形逻辑函数能够有效地描述冻融循环的损伤变化规律,其中模型参数a、k和x_c显示出玄武岩纤维对延缓环氧沥青混合料冻融损伤增长具有积极作用。     

冻融循环对高寒地区沥青混合料弯拉性能的影响

为准确地评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青路面的服务水平和使用寿命影响,在沥青混合料冻融循环弯曲试验的基础上,分析了冻融循环次数对混合料弯拉性能的影响,利用指数模型进行了拟合;应用方差分析检验了冻融循环影响的显著性;采用损失率模型,通过Logistic模型评价了混合料在冻融作用下的衰减特性.结果表明:沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变随冻融循环次数的增加呈减小趋势,初期冻融循环作用下混合料性能衰减较快,经历15~21次冻融循环后弯拉性能衰减趋于平缓.方差分析表明:冻融循环对混合料的弯拉性能影响显著;弯拉性能损失模型较好地反映了冻融循环作用的影响.     

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。     

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。     

老化玄武岩纤维沥青混合料冻融劈裂试验研究

为了研究不同条件下玄武岩纤维沥青混合料的冻融劈裂性能,通过向沥青混合料中掺加玄武岩纤维制备试验试件,并测试分析不同条件处理试件的冻融劈裂性能。研究结果表明：玄武岩纤维可改善沥青混合料的冻融劈裂性能,同时还可增强紫外老化和冻融循环、热氧老化和冻融循环下沥青混合料的韧性。玄武岩纤维掺量为0.6%时,4次冻融和未老化下,沥青混合料的劈裂强度较未冻融未老化及未掺玄武岩纤维下分别减小0.52%、14.47%、21.45%、31.78%;4次冻融和紫外老化下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未冻融老化及未掺玄武岩纤维下分别减小5.94%、19.64%、27.65%、39.28%;紫外老化和未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未老化未冻融及未掺玄武岩纤维时增大3.88%。热氧老化未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未老化未冻融及未掺玄武岩纤维时增大1.29%。紫外老化、热氧老化及未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劲度模量较未老化未冻融时分别增大1.01%和10.23%。     

冻融循环作用下橡胶颗粒沥青混合料耐久性试验研究

以AC—13连续型密级配为基础,以橡胶颗粒代替部分集料的形式加入到沥青混合料中,制备橡胶颗粒量掺量为1%~3%的橡胶颗粒沥青混合料。在冻融循环条件下测定混合料的空隙率,并进行冻融劈裂试验,研究冻融循环作用下橡胶颗粒沥青混合料的耐久性。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,沥青混合料的劈裂抗拉强度逐步降低,空隙率逐步变大,两者相关性较大;同等条件下,随着橡胶颗粒掺量的增加,沥青混合料的劈裂抗拉强度逐渐降低,空隙率逐渐增大。橡胶颗粒的掺加在一定程度上降低了沥青混合料的劈裂抗拉强度,2%掺量下的橡胶颗粒沥青混合料劈裂抗拉强度比最优。     

橡胶粉与岩沥青复合干法改性高模量沥青混合料试验研究

为探明不同粒度特征的橡胶粉等量替换布敦岩沥青(BRA)对改性沥青混合料路用性能的影响,采用干法改性工艺拌制Sup-13型沥青混合料,开展了残留稳定度试验、冻融劈裂试验、车辙试验、低温劈裂试验和小梁弯曲试验。结果表明:采用较细粒度的橡胶粉相对较粗粒度的橡胶粉,可减小橡胶粉等量替换部分BRA对沥青混合料残留稳定度和动稳定度的不利影响,并能明显提升改性沥青混合料的劈裂抗拉强度、冻融劈裂抗拉强度比和低温劈裂压缩模量,而低温劈裂压缩变形量有所降低;100目的橡胶粉等量替换BRA,使改性沥青混合料的动稳定度提升了21.2%,小梁低温弯曲的弯拉强度和弯曲劲度模量分别提高了71.8%和87.5%。     

RAP掺量对热再生沥青混合料水温耐久性能的影响

采用多重冻融循环模拟水温循环作用,对不同旧料(RAP)掺量的热再生沥青混合料的耐久性能进行试验评价,分别进行了0,1和3次冻融循环后的劈裂试验、动态蠕变试验、半圆弯曲试验和间接拉伸疲劳试验.试验结果表明:利用1次冻融循环后的冻融劈裂强度比评价再生沥青混合料的水稳定性能具有一定的局限性;多重冻融循环作用下,与新沥青混合料相比,再生沥青混合料水稳定性的低温性能、高温性能和疲劳性能都有了较大程度的下降,再生沥青混合料在长期水温循环作用下的耐久性能较差,且RAP掺量越高,耐久性能衰退越明显.     

橡胶颗粒沥青混合料低温抗裂性试验研究

以AC-13级配为基础,将橡胶颗粒代替部分集料掺入混合料中,以低温弯曲试验为评价方法对不同橡胶颗粒掺量下沥青混合料的低温抗裂性进行研究,并引入应变能密度值对混合料的低温抗裂性进行综合评价.试验结果表明:橡胶颗粒沥青混合料试件的破坏微应变均超过2 300,满足冬寒区的技术指标;无论是否掺加橡胶颗粒,随着温度的下降,沥青混合料破坏时的最大弯拉强度增大,弯拉应变降低,劲度模量增大;弯曲应变能密度在胶粒掺量为1%左右时具有较大的弯曲应变能密度值,此时橡胶颗粒沥青混合料具有较好的低温抗裂性.     

不同受力模式下沥青混合料强度的速度特性试验研究

为了了解不同加载速率对沥青混合料强度参数的影响以及不同受力模式下沥青混合料的破坏原因,对不同加载速率下单轴压缩、弯曲、直接拉伸和劈裂强度进行试验研究,并从沥青混合料结构组成对不同受力模式下强度差异进行解释.研究结果表明:加载速率对沥青混合料强度有显著影响,强度与加载速率呈近似幂函数关系；沥青混合料黏聚力c随加载速率增大先急剧增大而后趋于平稳,内摩擦角(φ)随加载速率变化规律正好与黏聚力规律相反,先急剧减小而后趋于平稳；在相同应变率条件下,沥青混合料的强度受加载方式的影响,不同受力模式下的强度由大至小依次为抗压强度、弯拉强度、直接拉伸强度和劈裂强度,试验结果为建立沥青混合料强度理论与破坏准则奠定了基础.     

冻融循环条件下沥青混合料的损伤规律

为研究冻融循环作用对沥青混合料水稳定性的影响,基于表面自由能理论,分析了不同冻融循环次数下沥青-集料界面间黏附功与剥落功的变化情况,并对沥青混合料的水稳定性进行了评价;在此基础上,利用劈裂试验及Logistic模型进一步探究了沥青混合料的饱水程度与冻融作用对其水稳定性的影响.研究结果表明：随着冻融循环次数的增加,沥青的表面能及黏聚功降低,沥青-集料间的黏附功降低,剥落功升高,沥青混合料的水稳定性减弱;沥青混合料的空隙率随冻融循环次数的增加而增大,其劈裂强度降低;冻融过程中沥青混合料的饱和度越大,其损伤程度与损伤速率越大,当沥青混合料的饱和度大于50.00%时,冻融作用对沥青混合料性能的影响愈发明显,因此推荐沥青混合料的冻融劈裂试验在饱和度高于50.00%的条件下进行.     

用弯曲应变能方法评价沥青混合料的低温抗裂性能

通过对沥青混合料低温开裂机理的分析和对大量试验结果的总结，以弯曲应能密度临界值为指标来评价沥青混合料的低温抗裂性能，首先，分析了沥青混合料低温开裂机理，其次，在MTS810材料试验系统上进行了0℃下的沥青混合料的低温弯曲试验；最后，用灰关联的方法分析了沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变、油石质量比，表观密度及所用沥青的针入度等指标对混合料的应变能密度临界值的影响程度，研究表明，一般情况下，沥青混合料储存的弹性应变能越多，沥青混合料的低温抗裂性能就越好，由于沥青混合料的应变能密度临界值指标是混合料临界弯拉应变和弯拉强度2个指标的综合，用它来评价沥青混合料的低温抗裂性能更加科学；低温时沥青混合料的允许变形能力较差，提高混合料的允许变形能力可明显增强沥青路面的低温抗裂性能。     

挤出法轿车轮胎橡胶沥青混合料路用性能研究

采用挤出法生产的轿车轮胎橡胶粉制备橡胶沥青,并对橡胶沥青混合料进行间断级配(SMA-13)设计。通过路用性能试验,评价不同掺量(质量分数分别为20%、30%、40%)的挤出法胶粉对沥青混合料路用性能的影响,同时优选最佳胶粉掺量。研究结果表明:挤出法胶粉能明显提升橡胶沥青混合料的路用性能。30%掺量橡胶沥青混合料的动稳定度为3 398次/mm,破坏时的最大弯拉应变为2 866.85με,浸水残留稳定度为107.71%,冻融劈裂强度比为77.6%。结合施工和易性考虑,30%掺量的橡胶沥青混合料综合性能最优。     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能研究

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,本文通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。     

沥青混合料冻融损伤特性研究

基于Maxwell模型建立了沥青混合料冻融损伤本构方程,以冻融后的劈裂强度作为损伤变量,分析沥青混合料的冻融损伤过程。分析表明,沥青混合料的低温劈裂强度随着冻融循环次数的增加而减小。冻融损伤过程大致分为快速损伤期、稳定损伤期及损伤发展期3个阶段。空隙率大小对沥青混合料的冻融损伤有较大影响。多孔沥青混合料劈裂强度比稳定值约为40％,沥青混凝土劈裂强度比约为70％,在4～8个冻融循环之后达到冻融损伤稳定期。     

生活垃圾焚烧炉渣沥青混合料的耐久性能

采用马歇尔试验方法设计掺加不同质量、不同粒径范围生活垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的炉渣沥青混合料,分析BAA对马歇尔试验参数及路用性能的影响,并采用冻融循环劈裂试验、老化试验和疲劳试验研究混合料的耐久性能.研究表明:随着BAA质量分数增加,AC-20、SMA-13的设计沥青掺量、稳定度及流值提高,高温稳定性降低,但水稳定性能与低温抗裂性能的变化规律则不同;BAA替代天然集料的质量分数分别为10%的AC-20和10%~15%的SMA-13经3次冻融循环后,其劈裂强度、冻融劈裂强度比均提高,但老化后冻融劈裂强度比降低幅度较高;AC-20中BAA替代天然集料的质量分数为20%、SMA-13中为5%~10%时可降低老化对低温抗裂性能的不利影响,混合料疲劳寿命较高.综合试验结果,AC-20、SMA-13中BAA替代天然集料的质量分数均宜在10%左右.     

纤维对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响

采用与施工现场压实效果相关性更好的垂直振动试验方法,研究了纤维掺量以及纤维类型对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响.结果表明:随着纤维掺量的增加,冷再生混合料动稳定度、弯拉应变、冻融劈裂强度等各项路用性能指标均先增大后减小.此外,与不掺加纤维冷再生混合料相比,试验选用的4种纤维对混合料水稳定性影响效果总体上均不明显;掺加木质素纤维的冷再生混合料高温稳定性能最好,动稳定度可提高79%,其最佳掺量为0.4%;掺加聚酯纤维的冷再生混合料低温抗裂性能最好,弯拉应变可提高19%,其最佳掺量为0.6%.     

多年冻土区温拌橡胶沥青混合料的性能及适用性

文章以青海G214国道为工程实例,综合考虑多年冻土区的气候条件和施工现状,分析不同掺量的WB-1型温拌剂对橡胶沥青结合料性能的影响,并确定最佳掺量;通过施工和易性、水稳定性和低温抗裂性等试验,对多年冻土区温拌橡胶沥青混合料的路用性能进行研究。结果表明:湿法橡胶沥青在多年冻土区具有较好的存储稳定性,多年冻土区温拌橡胶沥青混合料的最佳油石质量比为5.8%,WB-1型温拌剂的最佳掺量为0.7%;温拌橡胶沥青混合料的拌和温度比热拌橡胶沥青降低了20~30℃,推荐温拌橡胶沥青混合料的拌和温度为160℃;在相同拌和温度条件下,多年冻土区温拌橡胶沥青混合料的施工和易性要优于热拌橡胶沥青混合料的施工和易性;温拌橡胶沥青混合料的浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比及最大弯拉应变与热拌混合料相比分别下降了2.5%、2.6%、9.8%,但依然符合规范要求;掺加WB-1型温拌剂的AR AC-13C温拌橡胶沥青混合料可适应多年冻土区的施工条件,在多年冻土地区具有较好的应用前景。     

水泥乳化沥青混合料性能试验

对不同乳化沥青用量和水泥掺量的水泥乳化沥青混合料进行了试验研究,通过测试不同乳化沥青用量和水泥掺量时混合料的间接拉伸强度、抗压强度、静态回弹模量以及冻融劈裂强度比、浸水残留稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、飞散损失率等指标,得到了乳化沥青用量和水泥掺量变化对混合料强度和路用性能的影响规律。研究结果表明:乳化沥青用量和水泥掺量对混合料的强度及路用性能影响显著,掺加水泥后混合料的抗压强度、高温性能和水稳定性显著提高,其中残留稳定度提高约20%,抗压强度提高35%,动稳定度成倍增长,但混合料的低温弯拉应变降低约12%;水泥乳化沥青混合料中,水泥掺量为3%、乳化沥青用量为8%时,混合料的强度和路用性能相对较好。