沥青混合料低温抗裂性能研究

以低温弯曲试验为基础,得出沥青混合料破坏能的函数关系。采用Burgers模型作为本构模型,对低温弯曲蠕变试验结果进行非线性分析,得出材料模型的粘弹性参数。通过模拟路面降温条件,采用粘弹性方法以Burgers模型为基础得出温度应力的计算公式,以及温度应力产生的应变能的计算方法,进而以能量为判据,提出将温度应力产生的应变能与沥青混合料的破坏能相比较,从而判断沥青路面是否发生低温开裂的预估方法。     

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一。利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响。通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较。研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大;粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征。     

长寿命沥青路面结构粘弹性力学响应分析

沥青混合料具有粘弹性特性,为客观反映长寿命沥青路面结构的行为特性,该文首先对SMA13和AC-10两种沥青混合料进行弯曲蠕变试验,通过拟合得到其粘弹性力学参数,随后采用三维有限元方法,对一种混合式基层长寿命沥青路面在不同温度下的力学响应进行了线粘弹性分析.结果表明:路表轮隙弯沉值、路面结构沥青层底拉应变和基顶压应变都随着荷载作用时间的增加和温度的升高而逐渐增大.低温时,沥青路面结构的粘弹性特性不明显;温度较高时,沥青路面结构的粘弹性特性表现显著,路表轮隙弯沉值、沥青层底的拉应变和基顶压应变的变化较大.     

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜（SEM）、动态剪切流变试验（DSR）、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青（CR）和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

沥青混合料细观粘弹性参数获取方法及蠕变特性研究

针对细观状态下分析沥青混合料蠕变及粘弹性能时缺乏细观粘弹性参数的问题,给出了利用质量比与比表面积不变的原则,采用将沥青混合料的矿料及其粘附的沥青逐级去除成型等效沥青混合料试件的方法,并运用不同模型来得到粘弹性参数。把剩余材料设计成等效基体试件并与标准级配AC-13C混合料进行了不同温度、不同应力下的蠕变对比实验。用Burgers模型对实验数据进行了拟合,来获取沥青混合料细观粘弹特性参数并分析了其蠕变特性,结果表明随着材料最大公称粒径的逐渐减小各级等效基体所组成的沥青混合料蠕变变形呈逐步增加的趋势,且粘弹性方程中表征瞬时弹性的弹性参数呈逐步减小的趋势。油砂比越大,瞬时弹性及粘性参数越小。随着试验温度的升高,这类等效基体材料的4个粘弹性参数均有降低,砂浆材料变软,其模量呈现降低趋势。当其他条件保持不变时,仅考虑应力变化,蠕变柔量并不总是随应力增大而增大,蠕变柔量随应力变化而变化的规律不是很突出,这些特性与参数为进一步细观分析沥青混合材料提供了试验参数获取方法和理论依据。     

矿物纤维沥青混合料低温抗裂性能研究

对掺加两种矿物纤维及未掺纤维的AC-16C沥青混合料进行了-10℃、5℃及20℃的小梁弯曲试验及小梁弯曲蠕变试验,并通过扫描电镜观测纤维沥青混合料的微观形貌,分析矿物纤维对沥青混合料的低温抗裂性能的影响及其增强机理。试验结果表明,掺加矿物纤维提高了沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变及弯曲蠕变速率,特别是有效的改善了-10℃条件下沥青混合料的韧性,从而提高沥青混合料的低温抗裂性能;纤维的加入,增加了结构沥青的比例,可长时间的维持其粘弹性,纤维的咬合效应对沥青基体裂纹扩展起到阻滞作用。     

再生纤维增强沥青路面低温抗裂性能评价

通过低温弯曲试验、弯曲蠕变试验和费用效益比分析,与新聚酯纤维沥青混合料和基质沥青混合料对比,综合评价了再生纤维沥青混合料的低温抗裂性能.结果表明:再生纤维能够增强沥青路面的低温抗裂性能,效果虽然略差于新聚酯纤维,费用效益比综合指标却与新聚酯纤维相当,加上其显著的环保效益,值得推广与应用.     

沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法

在多年冻土、重冰冻等地区的低温、大温差特殊条件下,沥青稳定碎石基层易产生低温收缩开裂,导致路面破坏。通过沥青稳定碎石大马歇尔试件的温度收缩、低温弯曲等试验,分析了矿料级配组成、沥青用量等因素对混合料低温抗裂性能的影响。分析得出,利用沥青稳定碎石的强度试验与马歇尔试验结果,综合确定的最佳沥青用量更为合理;矿料级配组成对混合料温度收缩系数的影响较小,空隙率是影响混合料温度收缩系数的主要因素;适量增加沥青用量可以显著提高沥青稳定碎石的弯拉强度和变形能力;单一指标无法科学评价沥青稳定碎石的低温抗裂性能。研究提出了以温度应力比和弯曲应变能为指标的沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法。     

极端气候下影响沥青混合料低温抗裂性能不利因素分析

沥青混合料的低温抗裂性能是冻雨冰雪极端气候地区沥青路面的关键路用性能之一;不同低温、低温周期、除冰盐浓度等不利因素对其均有着重要影响。由于目前对此的研究和评价方法还较少,本文对各种不利因素下的沥青混合料进行了0℃弯曲蠕变试验和0℃弯曲试验研究,分析了各种不利因素下的沥青混合料的低温抗裂性能。结果表明,各种不利因素大大降低了沥青混合料的低温抗裂性能,用二元方差分析的方法比较了各种不利因素对沥青混合料的低温抗裂性能的影响程度。两种试验结果均表明:CAM在应对冻雨冰雪极端气候时更具优势。     

温拌沥青混合料粘弹特性研究

温拌沥青混合料是通过一定的技术措施,降低沥青的粘度,从而沥青混合料可在相对较低的温度下进行拌和施工,其粘弹特性与普通沥青混合料有显著差异,本文从粘弹性理论的角度对温拌沥青混合料高温蠕变这种力学变形行为作进一步研究。采用温拌沥青混合料轮碾成型的板块切割成尺寸为40mm×40mm×80mm的棱柱体试件,在MTS810材料试验机上进行高温压缩蠕变试验,试验荷载分别采用0.1MPa和0.2MPa,试验温度为30℃、40℃和50℃。高温压缩蠕变试验表明,温拌沥青混合料的蠕变柔量较高,随着应力水平的增加,蠕变应变速率增长缓慢,具有更好的抗高温变形性能,即温拌沥青混合料拥有良好的抗车辙性能。     

多聚磷酸—橡胶粉改性沥青及混合料性能研究

为分析多聚磷酸对橡胶改性沥青高低温性能的影响,利用动态剪切流变仪、弯曲梁蠕变劲度试验及常规试验分别对基质沥青、橡胶改性沥青及不同多聚磷酸掺量的复合改性沥青5种沥青进行试验。采用温度扫描试验、多应力重复蠕变试验和软化点试验研究沥青高温稳定性,采用弯曲蠕变劲度试验和延度试验研究沥青低温抗裂性,并采用车辙试验和低温小梁弯曲试验研究沥青混合料的路用性能。结果表明：橡胶粉改性剂可以显著改善沥青高温稳定性和低温抗裂性;多聚磷酸可以改善橡胶改性沥青高温性能,且掺量越多,改性效果越明显,可以显著提升沥青混合料高温性能;多聚磷酸对橡胶改性沥青低温性能没有明显的影响,对沥青混合料低温性能会有一定程度的削弱。     

聚合物改性沥青及混合料高低温性能试验研究

胶粉改性沥青（CRMA）是将一定比例的废旧橡胶轮胎粉末加入基质沥青中而制成的一种高性能改性沥青。利用扫描电镜（SEM）对比观察了CRMA和SBS改性沥青及其混合料的外观形貌,发现橡胶粉及SBS改性剂都与沥青融合性良好,混合料中石料与CRMA沥青界面粘结性更好;通过动态剪切流变试验,得到温度和荷载作用频率对两种改性沥青流变性能的影响规律,证明CRMA具有更好的温度稳定性、低温变形能力和抗高温性能;通过小梁弯曲蠕变试验,研究了配合比相同的两种沥青混合料在-15、0、15、30和45℃5种温度下的流变特性,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,发现CRMA混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;通过对45℃下两种沥青混合料进行三轴压缩蠕变试验,证明CRMA沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

沥青稳定基层混合料抗变形能力试验研究

在分析含沥青稳定基层结构的全厚式沥青路面温度特性基础上,得出沥青基层混合料性能试验的合理温度,结合蠕变试验,分析了温度和级配对沥青基层混合料抗永久变形能力的影响,结果表明骨架密实级配比连续级配抗永久变形能力强.     

再生胶/SBS复合改性沥青再生混凝土抗裂性能研究

为提高再生沥青混合料的抗裂特性,提出采用抗裂性能优良的新型SBS/橡胶复合改性沥青进行RAP料的再生。基于低温弯曲小梁蠕变、约束温度应力及四点弯曲疲劳试验对复合改性沥青、SBS改性沥青的再生混合料进行低温抗裂及疲劳开裂性能研究。结果表明：橡胶的加入可提高再生沥青混凝土的低温及中温抗裂性能,这可能与混合料开裂初期形成的微裂纹扩展至聚合物网络被吸收断裂能量,抑制微裂纹进一步发展有关。进一步分析断裂温度可知,复合改性沥青再生沥青混合料较普通SBS改性沥青的再生混合料可延伸路面的服役温度范围6℃左右,有利于再生沥青混合料在西北寒冷地区的推广应用。     

SBS改性沥青混合料低温性能试验分析与评价

通过不同温度、加载速率的小梁弯曲试验和0℃弯曲蠕变试验评价基质沥青和改性沥青混合料的低温性能。结果表明,沥青混合料低温破坏与温度和加载速率有较大的关系。较之基质沥青混合料,改性沥青混合料的弯曲应变能密度提高,脆化点温度降低,应力松弛速度增大,弯曲蠕变速率提高,这些指标对评价混合料的低温性能有重要意义。     

沥青稳定基层混合料抗变形能力试验研究

在分析含沥青稳定基层结构的全厚式沥青路面温度特性基础上，得出沥青基层混合料性能试验的合理温度，结合蠕变试验，分析了温度和级配对沥青基层混合料抗永久变形能力的影响，结果表明骨架密实级配比连续级配抗永久变形能力强。     

DOMIX改性沥青混合料特性试验研究

对Domix沥青混合料及SBS改性沥青混合料的高温、低温、疲劳性能进行对比试验,探讨2种混合料在极端温度、重载下不发生车辙时的动稳定度控制标准,分析2种混合料对其动稳定度控制标准的适应性。试验结果表明:沥青路面上面层的抗车辙性能对沥青路面整体的抗车辙性能影响最明显;Domix沥青混合料低温性能及疲劳性能低于SBS改性沥青混合料。为平衡Domix沥青混合料低温及疲劳性能,基于其高温性能,提出Domix复掺改性的建议。     

SBS改性沥青混合料蠕变性能试验研究

车辙主要产生于高温时沥青混合料的永久变形。基于此,对基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行了不同温度及荷载水平下的单轴静载蠕变试验,分析了温度和荷载水平对沥青混合料蠕变特性的影响,并应用Burgers模型对试验进行了模拟。该试验结论指出,Burgers模型可较好地模拟蠕变试验的蠕变柔量曲线,并使用粘弹性理论分析了SBS改性沥青混合料具有较好热稳定性的原因。     

环氧沥青混合料低温性能研究

环氧沥青混合料是一种新型的高强钢桥面铺装材料。主要通过低温弯曲试验与低温弯曲蠕变试验来评价环氧沥青混合料的低温性能,再结合线收缩系数试验分析了环氧沥青混合料在钢箱梁桥桥面铺装应用中的低温特性。     

沥青混合料永久变形黏弹性力学模型通用性研究

为了拓展沥青混合料永久变形黏弹性力学模型的适用宽度,满足不同温度区间和应力水平的要求,实现在全温域条件下沥青混合料永久变形预估,对6种典型沥青混合料进行了三轴重复荷载蠕变试验,研究不同温度和不同应力水平下的永久变形规律;构建了考虑行车荷载存在间隙期的重复荷载作用下沥青混合料黏弹性力学模型;建立了温度、偏应力与重复荷载作用下沥青混合料黏弹性力学模型参数关系方程并进行了修正。研究结果表明:沥青混合料在低温、中温、高温不同阶段表现出不同的永久变形特性,从全温域角度考虑沥青混合料永久变形发展规律更加符合实际状况;温度、轴载大小和荷载作用次数对沥青混合料的永久变形均有着较大的影响,且三者存在着等效关系;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合及参数与温度、偏应力的关系方程拟合的效果良好,均大于90%以上,提高了沥青混合料永久变形黏弹性力学模型的通用性。同时,确定了不同温度的平均修正系数,使永久应变计算结果更加准确。