基于SCB试验的玄武岩纤维混合料抗裂性能

基于半圆弯拉试验,采用断裂能量、柔性指数等指标来评价玄武岩纤维对沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明：对于不同沥青种类混合料,玄武岩纤维对SBS改性沥青混合料抗裂缝扩展性能的增强略优于基质沥青混合料的,但抗裂缝发展速度得到大幅提升;对于不同最大公称粒径混合料,玄武岩纤维对细粒径混合料的抗裂缝扩展性能的增强效应优于粗粒径混合料的,而玄武岩纤维对细粒径混合料的抗裂缝发展速度的增强效应不如粗粒径沥青混合料的;对于不同集配的混合料,玄武岩纤维对连续级配的沥青混合料的抗裂缝扩展性能和抗裂缝开展速度的增强效应均优于间断型级配的沥青混合料的。总体而言,玄武岩纤维可以较大幅度地提高沥青混合料的抗开裂能力,并降低开裂时裂缝发展速度。     

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。     

基于断裂试验的再生沥青混合料中温抗裂性能

文章基于半圆弯拉(semi-circular bending,SCB)试验方法,在25℃条件下,对不同再生沥青路面(recycled asphalt pavement,RAP)材料掺量、不同级配以及长期老化条件下的再生沥青混合料进行了断裂试验,得到不同沥青混合料断裂能,并采用柔性指数对不同沥青混合料的中温抗裂性能进行了评价。结果表明:不同再生沥青混合料的断裂能数值较为接近,不能很好地表征沥青混合料的抗裂性能;而柔性指数体现了材料的固有断裂属性;再生沥青混合料的抗裂性能受RAP掺量及混合料老化的影响较大,随着RAP掺量的增加及混合料的长期老化,沥青混合料的抗裂性能均有不同程度降低,在实际应用中应对再生材料的用量加以控制,并注重老化后的抗裂性能。     

岩沥青与玄武岩纤维复合改性沥青混合料性能研究

岩沥青改性沥青具有较好的抗车辙能力、抗水损坏能力和抗疲劳能力,但低温抗裂性能较差,以玄武岩纤维和聚酯纤维作为岩沥青的增强材料,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和三轴剪切试验分别对比了岩沥青和纤维复合改性沥青混合料、基质沥青混合料以及SBS(styrene butadiene styrene)改性沥青混合料的高、低温性,水稳定性能,力学性能。试验结果表明,青川岩沥青与纤维复配的复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,纤维的加筋作用能够有效改善岩沥青改性沥青的低温抗裂性能,且玄武岩纤维的改性效果优于聚酯纤维,推荐最佳的复配方案为6%青川岩沥青+0.30%玄武岩纤维。     

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。     

玻璃纤维改性相变沥青混合料路用性能

为研究玻璃纤维对聚乙二醇(PEG)沥青混合料性能的增强效果,探究玻璃纤维掺量对其性能的影响规律,通过车辙试验、半圆弯拉试验、冻融劈裂试验研究了玻璃纤维PEG沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并利用室外调温试验研究掺加玻璃纤维前后PEG在沥青混合料中的降温效果。结果表明:玻璃纤维掺量为0.2%时,PEG沥青混合料的高温稳定性较好,动稳定度比未掺时高51%;玻璃纤维对混合料低温性能、水稳定性有影响,但效果不明显;玻璃纤维几乎不会影响PEG对沥青混合料的降温效果。可见玻璃纤维能显著提高PEG沥青混合料的高温稳定性且不会破坏PEG材料的调温性能。     

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。     

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%.     

沥青混合料粘弹塑性断裂参数研究

沥青混合料是一种典型的粘弹塑性材料，通过半圆弯拉试验，采用J积分和延迟开裂时间评价其延迟开裂性能；测得在不同荷载水平和不同试验温度条件下沥青混合料的延迟开裂时间以及不同试验温度下的断裂韧度，研究其裂缝起裂规律。研究结果表明，裂缝的起裂表现出明显的粘弹塑性特征，采用J积分理论和延迟开裂时间评价沥青混合料的断裂性能时，简单的流变本构关系依然适用。     

纤维类型及用量对沥青混合料抗裂性的影响分析

纤维类型及用量对提高沥青混合料抗裂性能有重要影响.采用间接拉伸试验方法,以破坏拉伸应变和应变能作为评价指标,通过添加聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维和木质素纤维制成纤维沥青混合料,比较不同纤维类型和纤维掺量对沥青混合料抗裂性能的影响.结果表明:对于破坏拉伸应变和应变能指标,从大到小依次为聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维、木质素纤维;纤维掺量在0%~0.2%范围内,纤维掺量提高对于变形能力有较大提升.     

沥青混合料粘弹塑性断裂参数的研究

沥青混合料是一种典型的粘弹塑性材料.文中通过半圆弯拉试验,采用J积分理论和延迟开裂时间评价其延迟开裂性能,测得在不同荷载水平和不同试验温度下沥青混合料的延迟开裂时间,以及不同试验温度下的断裂韧度,研究其裂缝起裂规律.结果表明,裂缝的起裂表现出明显的粘弹塑性特征,采用J积分理论和延迟开裂时间评价沥青混合料的断裂性能时,简单的流变本构关系依然适用.     

不同纤维沥青混合料性能研究

选用玄武岩纤维、木质素纤维以及聚酯纤维对AC-13C、SMA-13沥青混合料展开研究.通过对三种纤维沥青混合料相关性能研究,确定路用性能改善效果最优的纤维及纤维的最佳掺量;通过对不同纤维AC-13C、SMA-13混合料进行矿料级配设计及马歇尔试验,确定不同纤维掺量时混合料的最佳油石比及最佳纤维掺量;通过对不同纤维在最佳掺量时AC-13C、SMA-13混合料进行高温抗车辙、低温抗开裂以及抗水毁等路用性能试验得出,AC-13C沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.4%、0.4%、0.3%,SMA-13沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.5%、0.4%、0.4%,三种纤维在最佳掺量时均能改善AC-13C、SMA-13沥青混合料的路用性能,其中玄武岩纤维改善效果最优.     

沥青混合料裂纹扩展阶段疲劳寿命预测

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,本文基于能耗的观点,研究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试验系统上进行了三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更好的抗裂性能和抗疲劳性能;混合料累积破坏能符合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。通过对Van Dijk能耗公式参数拟合建立的以断裂韧度为参数的预测模型可以更方便的预测沥青混合料裂纹扩展阶段的疲劳寿命。     

冻融循环条件下的沥青混合料半圆弯拉试验

在-20~20℃的冻融循环条件下,利用自行设计的半圆弯拉试验,研究了分别进行0,6,12和18次冻融循环后,SBS质量分数(w(SBS))分别为0,4%,5%和6%的沥青混合料AC-16,AC-20和SMA-16的层底抗拉强度和抗拉应变的影响.结果表明:冻融循环次数相同时,随w(SBS)的增加,沥青混合料的层底抗拉强度和抗拉应变先逐渐增大再逐渐减小;当w(SBS)为5%时,3种级配沥青混合料均表现良好的层底抗拉强度和抗拉应变;AC类沥青混合料的层底抗拉强度和抗拉应变均优于SMA类;季节性冰冻区采用w(SBS)为5%的AC-16沥青混合料可更好地减缓路面开裂.     

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.     

聚酯纤维复配RET改性沥青混合料的技术性能

为了研究聚酯纤维和RET对沥青混合料的性能影响,通过贯入剪切试验、半圆弯拉试验以及小梁弯曲疲劳试验,采用贯入剪切强度、断裂能密度与疲劳寿命评价聚酯纤维与RET对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及抗疲劳性能的影响,并与SBS,SBR改性沥青混合料进行对比研究.最后采用Weibull分布,分析不同沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能.研究结果表明:相比于SBS,SBR改性沥青混合料,复配改性沥青混合料的贯入剪切强度、断裂能密度以及疲劳寿命显著提高,因此聚酯纤维复配RET能够显著改善沥青混合料的高温稳定性,有效改善RET改性沥青混合料的低温性能,且对沥青混合料的疲劳性能有较显著的影响.     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

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。     

短切柔性纤维对密实型沥青混凝土断裂特性的影响

纤维对沥青混凝土的改性效果已得到道路工程界的广泛认可,为探讨不同纤维对沥青混凝土断裂特征的影响,以玻璃纤维和玄武岩纤维作为研究对象,进行半圆抗拉试验,采用数字图像相关技术对半圆试件的全场位移与应变进行实时测量。通过分析极限抗拉强度、极限破坏应变、模量、裂缝缝嘴张开位移、临界断裂能、断裂韧性等指标,探讨了不同纤维对沥青混凝土抗裂性的增强效果。结果表明,两种纤维均能有效改善沥青混凝土的极限强度与破坏延性,纤维改性沥青混凝土具有更高的峰后持荷能力,在沥青混凝土开裂后仍能保持较高的承载能力。玻璃纤维改性沥青混凝土具有更高的临界断裂能量和断裂韧性,基于所选指标建议在工程应用中短切纤维长度不宜超过12 mm。