冻融循环-动水冲刷对间断级配沥青混合料特性参数影响

沥青路面在水、温和荷载长期作用下服役寿命明显降低.为探寻沥青混合料路用性能衰减规律,本文自主研发了沥青混合料动水冲刷模拟试验装置,对沥青混合料马歇尔试件开展多次冻融循环-动水冲刷循环作用,分析了沥青混合料特性参数变化规律,结合CT切片扫描,探寻了沥青混合料内部结构变化规律.结果表明：在冻融循环-动水冲刷循环前期,各特性参数都呈现出较快的增长或衰减;在外加动力水压作用下,沥青混合料内部吸水量会逐渐增加至饱水状态,沥青混合料试件内部的微开口孔隙会发生结构与形态的变化;经12次冻融循环-动水冲刷循环,沥青混合料的劈裂强度降幅高达65.44%.研究结果为深入了解沥青路面水损害机理提供了理论基础.     

新型温拌沥青混合料水稳定性研究

为探究AM型温拌剂对沥青混合料水稳定性的影响,文章分别测定了添加0.5%AM型温拌剂前后的沥青三大指标和粘附性,并对AM温拌沥青混合料和对应基质沥青混合料试件,分别进行了浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。结果表明:添加0.5%AM温拌剂后,沥青结合料的针入度和延度增加而软化点降低;沥青混合料试件残留稳定度提高5.23%,其残留强度比提高11.16%,添加AM型温拌剂后沥青混合料的水稳定性有一定程度的提高。     

水-温作用下沥青混合料疲劳性能分析

针对我国南方湿热多雨的气候条件,采用冻融循环的试验方法模拟湿热地区沥青混合料的水-温作用,通过CRT-NUl4气动伺服沥青材料试验机对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混合料进行间接拉伸疲劳试验,得到不同水-温条件下的疲劳曲线和疲劳方程,并从疲劳寿命、力学性能、疲劳特征参数和疲劳破坏特征4个方面分析水-温作用下沥青混合料的疲劳规律.研究结果表明:不同水-温条件下沥青混合料的应力与疲劳寿命在双对数坐标中均呈良好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;水作用和温度升高对沥青混凝土的疲劳寿命和力学性能影响显著,可使混合料的抗疲劳特性大幅衰减;水-温作用下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土处于水-温作用的合理性.     

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.     

温拌沥青混合料水稳定性能改善措施

目的 研究分别添加Aspha-min、Sasobit和DAT温拌剂的3种温拌沥青混合料(WMA)水稳定性能,为解决温拌沥青混合料水稳定性不足提供参考。方法 对3种温拌沥青混合料的水稳定性能进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和动水冲刷试验,采用单轴贯入试验、低温劈裂试验对动水冲刷后的WMA试件水稳定性能进行评估。结果 3种WMA残留稳定度都可达到热拌沥青混合料(HMA)的技术水平,但冻融劈裂强度比降幅较大,尤其是添加Aspha-min后混合料的水稳定性较差;采用抗剥落剂和硅藻土对Aspha-min和Sasobit两种温拌剂进行复配后,两种温拌沥青混合料的水稳定性能都得到了显著改善;采用动水冲刷试验时WMA水稳定性能与残留稳定度结果较为一致。结论 在添加温拌剂后沥青混合料的水稳定性能会受到不利影响,在多雨地区尤其是多雨寒冷地区使用时可采用抗剥落剂或硅藻土进行改善。     

水-温耦合作用的玄武岩纤维沥青混合料损伤特性研究

北方季节性冰冻区冬季气温低、夏季气温炎热,季节交替时冻融循环显著,再加上夏季降水冲刷作用使得路面受到严重的水和温度耦合作用损伤,致使沥青路面容易出现早期病害,如开裂松散、沉陷、坑槽等,因此提高季冻区沥青路面抗水-温耦合损伤能力具有重要的现实意义.本研究对水-温耦合作用下沥青混合料损伤特性研究,得出掺入玄武岩纤维可以改善沥青混合料劈裂强度、增强沥青路面抗拉强度和耐久性.     

沥青混合料断裂-微波自愈合影响因素分析

为分析沥青混合料断裂-微波自愈合性能的影响因素,分别对沥青材料和集料进行微波加热试验,采用70#基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青,制备AC-13型半圆试件,通过半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂-愈合-断裂试验,以愈合前和愈合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数(H),分析了沥青混合料微波加热行为以及损伤程度、微波强度、加热时间对自愈合性能的影响。结果表明:微波主要作用于矿质集料,并通过集料颗粒升温传热实现混合料整体升温;微波强度对沥青混合料自愈合性能的影响最为显著,其次是加热时间,随微波强度、加热时间的增长,混合料自愈合能力增强;损伤程度对自愈合性能有不利影响,但影响程度较弱。     

AC-13型沥青混合料劈裂强度在室温下快速测定研究

沥青混合料劈裂强度直接影响着沥青路面的路用性能和使用寿命,并关系到路面的维修应用。为了控制施工现场混合料劈裂强度值,并实现现场实验室快速检测,在本次研究中以不同空气浴养生试件模拟现场试验室温度环境测试其劈裂强度值与标准试验15℃劈裂强度作对比,得出快速检测的数值公式。     

应力吸收层温拌橡胶沥青混合料性能

为解决半刚性基层沥青路面和旧路加铺沥青层存在的反射裂缝问题,提出设置温拌橡胶沥青混合料应力吸收层防治反射裂缝的产生。针对寒冷地区低温特点,对用作应力吸收层的SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料进行了组成设计,通过正交试验确定橡胶沥青的最优组合和生产工艺,确定混合料的原材料、配合比和级配,采用旋转压实法成型混合料试件;通过车辙试验确定混合料的高温性能,根据低温弯曲试验和约束试件温度应力试验确定混合料的低温性能,依据浸水马歇尔稳定度试验和冻融劈裂试验确定混合料的水稳定性能,对用作应力吸收层的SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料的性能进行系统研究,并将SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料与热拌橡胶沥青混合料、Sasobit温拌橡胶沥青混合料的路用性能进行对比。研究结果表明:SAK-Ⅰ温拌剂能够使温拌橡胶沥青混合料在拌和温度与压实温度降低30℃的情况下,仍具有较好的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能,其路用性能优良;冻断温度比破断强度、转折点温度和温度-应力曲线斜率更能准确评价温拌橡胶沥青混合料的低温抗开裂能力,冻断温度可作为评价温拌橡胶沥青混合料低温抗裂性能指标;SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料的路用性能比SBS改性沥青混合料的路用性能高,更适合在寒冷地区应力吸收层中推广使用。     

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.     

基于内聚力模型的沥青混合料劈裂试验模拟

为了深入分析沥青混合料在荷载作用下的破损机理,引入了内聚力模型.使用双线性内聚力模型模拟了沥青混合料劈裂试验过程,比较并分析了数值模拟结果和试验结果,研究了劈裂试验过程中试件纵轴上的法向应力分布、损伤规律以及裂缝的形成和扩展情况,描述了劈裂试验的全过程.结果表明:双线性内聚力模型数值模拟结果和试验结果相当吻合,因而可以用来模拟沥青混合料的损伤断裂行为;劈裂试件纵轴上两端为压应力,中间为拉应力,且试件两端产生了显著的压应力集中;试件纵轴上的损伤值和损失长度随着荷载的增加而增加;纵轴中间的损伤值达到1时,试件中就会产生一定长度的宏观裂缝,而后裂缝向两端扩展,但扩展速率逐渐减小.     

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。     

高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能评价

通过室内试验,分析了沥青混合料高温浸水和级配离析对沥青混合料抗拉强度的影响．针对残留马歇尔稳定度指标及冻融劈裂残留强度试验的不足,提出以浸水四点弯曲试验来评价高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能,着重探讨了不同离析程度（不同空隙率水平）对沥青混合料劈裂强度、四点弯曲强度的影响．研究结果表明,随着沥青混合料离析程度的增加,空隙率向2个极端发展,严重粗集料离析和严重细集料离析时混合料的空隙率相差10％左右;粗集料离析对劈裂强度和弯曲强度的影响大于细集料离析的影响;为了保证沥青混合料的抗水损害性能,应严格控制空隙率在4．5％～10％范围之外．采用高温浸水四点弯曲强度比作为沥青混合料水稳定性评价指标更为合理．     

相变材料对温拌沥青混合料路用性能及微观机理的影响

为研究相变材料DTC对温拌沥青混合料路用性能的影响,通过马歇尔稳定度试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验、电子显微镜试验以及核磁共振试验,研究了不同DTC掺量下相变温拌沥青混合料的高温、低温、水稳性能的影响规律及其微观机理。结果表明：马歇尔稳定度值、小梁抗弯拉强度值与DTC掺量符合线性关系,通过t检验和F检验可知,短期老化对劈裂抗拉强度比的均值和方差无显著影响,长期老化对劈裂抗拉强度比的均值影响显著,对方差无显著影响。电子显微镜和核磁共振的研究发现：随着DTC掺量的增多,试件内的孔隙越来越多,但孔径分布及其峰值主要集中在0.01～1μm,孔隙度也在增大,这也正是DTC掺量越大,马歇尔稳定度值、劈裂抗拉强度值和小梁抗弯拉强度值下降越多的主要原因。通过灰色关联度分析获知,老化对沥青混合料路用性能的关联度影响甚微。因此,DTC掺量对沥青混合料的路用性能影响由大到小依次是马歇尔稳定度、抗弯拉强度、劈裂强度;相关性分析表明,沥青混合料微观结构特性与其宏观性能的相关系数都在0.77以上,宏细观性能紧密关联。     

动水冲刷试验评价沥青路面水损害

该文通过取芯检测沥青混合料的空隙率,采用动水冲刷和劈裂试验研究空隙率对路面水损害的影响规律。结果表明,沥青混合料中空隙率大于5%时,沥青混合料的劈裂强度要比空隙率小于5%的小7.8%;空隙率大于5%沥青混合料经过动水冲刷后强度比空隙率小于5%沥青混合料经动水冲刷后强度低10.4%,动水冲刷后空隙率（含空洞）大于5%的沥青混合料强度降低更加迅速。动水冲刷对沥青混合料的骨架结构稳定性是有显著影响的,并且沥青混合料中早期空洞破坏对水损害的发展有加剧作用。研究成果为运营期沥青路面内部缺陷的判别及养护措施的制定提供了重要依据。     

温拌阻燃沥青混合料设计与性能评价

温拌阻燃沥青混合料能够减少施工过程中的能耗和污染气体排放,降低道路火灾的危害程度。文章对温拌阻燃沥青混合料设计与性能进行研究。通过试验确定了温拌剂和阻燃剂的合理掺量、掺加温度及剪切速率,研究了温拌阻燃沥青混合料的路用性能、长期水稳定性及疲劳耐久性能;借助红外热成像仪,评价了混合料的阻燃效果。结果表明,与热拌混合料相比,温拌阻燃混合料(温拌剂掺量3%,阻燃剂掺量13%)能够将拌和、压实温度降低约15℃,动稳定度、冻融劈裂强度比、残留稳定度、飞散损失率等指标没有显著降低,同时能够减少混合料的燃烧时间和烟气,但长期水稳定性和抗疲劳性能有一定程度的降低。     

基于残余模数的沥青混合料水稳定性评价

为了更科学的对沥青混合料的水稳定特性进行评价,基于我国现行规范的试验方法,分别通过冻融劈裂与浸水马歇尔对比试验,对不同类型沥青混合料试件的水稳定性进行了研究分析.研究表明,利用残余模数对沥青混合料水稳定性进行评价是科学可行的.基于本文研究成果,推荐残余模数阀值采用0.85.     

冻融循环条件下沥青混合料强度衰减的评价方法

对沥青混合料在不同冻融循环条件下的破坏机理及其强度衰减评价方法进行研究.通过比较不同温度、不同频率及不同冻融循环条件下沥青混合料动态模量及其损伤变量的变化规律,探讨沥青路面冻融破坏机理,并确定冻融循环条件下其强度衰减的评价方法及指标.研究结果表明:当温度在5～15℃之间时,沥青混合料的动态模量迅速变化,温度继续升高之后趋于稳定;比较直接冻融、饱水加载后冻融和加载冻融同时作用3种不同冻融循环试验方法,以加载冻融同时作用的条件最为苛刻;确定在25℃和10 Hz下,进行900 N边加载边冻融试验作为沥青混合料强度衰减评价方法,损伤变量达到10%时作为沥青混合料的损伤破坏评价指标.     

基于离散元的蓄盐沥青混合料低温劈裂试验分析

为了对比探究蓄盐沥青混合料低温劈裂下的细观特性,在室内劈裂试验的基础上,基于离散元随机生成算法,按照室内试验相应的级配比例和试验参数,分别构建了蓄盐沥青混合料和普通沥青混合料数学模型,并进行了数值模拟试验。通过改变粗集料形态、摩擦因数以及试件空隙率时,在细观层面对其劈裂强度、裂纹类型及数量等方面进行了对比分析。实验表明：普通沥青混合料的劈裂强度明显高于蓄盐沥青混合料,且裂纹数目相对较少;当粗集料形态在中值时,可以获得较大的劈裂强度值,此时,其摩擦因数对混合料的劈裂强度影响不大,而且,随着空隙率的减小,劈裂强度还会有所提高。宏观和细观试验研究认为：添加蓄盐材料后对混合料的低温抗裂性能会有一定劣化影响;沥青混合料的空隙率与劈裂强度为负相关,而集料的摩擦因数对劈裂强度没有显著影响。当沥青混合料中集料的形态和空隙率适当时,可以获得较好的低温性能。研究成果对于融雪路面的推广和应用具有实际意义。     

欧洲岩沥青改性沥青混合料使用性能试验研究

为研究欧洲岩沥青改性沥青混合料的使用性能,制备了最大掺量达20%的欧洲岩沥青改性沥青,进行了AC-20C不同掺量改性沥青混合料的配合比设计,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行了混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量改性沥青混合料的动稳定度、马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数、浸水残留稳定度、冻融劈裂残留强度比、弯曲破坏应变、15℃和20℃抗压回弹模量和15℃劈裂强度等技术参数.试验结果表明,随着欧洲岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性逐渐得到提高,刚度和强度逐渐增大.随着欧洲岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值后略有回落.考虑综合性能,推荐的欧洲岩沥青最佳掺量为10%~20%.