混合料试件中沥青微尺度力学性能原位判别方法研究

为了实现在混合料试件中直接判别沥青微尺度力学性能的想法,确定沥青微尺度力学性能与混合料试件路用性能之间的相关关系,以不同老化程度沥青成型的混合料样本为研究对象。首先,采用冻融劈裂试验、60℃车辙试验和-10,15℃劈裂强度试验,对混合料的抗水损坏性能、高温性能、低温性能以及抗劈裂性能进行评价,研究了沥青老化程度对于混合料宏观尺度性能的影响;然后,采用低温冷冻再切割的方法制备混合料试件显微观测样本,针对选定的样本测试区域利用原子力显微技术(AFM),直接测试(原位)混合料中沥青的微尺度力学性能;利用AFM附带的专业分析软件提取力学图像中局部区域像素点的力学信息,分析了沥青微尺度模量和微尺度黏附力的量化表征方法,获取了混合料中老化沥青微尺度性质的演变规律;最后,基于统计分析方法,建立了沥青微尺度性能与混合料宏观性能的相关关系。研究表明:采用AFM技术可以实现混合料中沥青力学性质的原位测试,混合料中未老化沥青模量集中在420～500 MPa,黏附力集中在27～36 nN;随着沥青老化程度的加深,微尺度模量升高,微尺度黏附力降低。沥青微尺度力学性能的演变规律与混合料宏观尺度性能存在很好的一致性,证实了AFM技术用于混合料试件中沥青性能原位识别的可行性。     

泡沫沥青掺加粉煤灰冷再生混合料性能研究

将粉煤灰掺入泡沫沥青冷再生混合料中,研究粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料力学性能、路用性能的增强作用。结果表明:粉煤灰在泡沫沥青冷再生混合料中既起到了活性填料作用,又明显改善了泡沫沥青胶浆的微观结构界面。掺加粉煤灰能提高泡沫沥青冷再生混合料最终劈裂强度、改善水稳定性、增加泡沫沥青混合料抗剪切性能,但粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料早期强度增强作用不明显,推荐最佳粉煤灰掺量为10 %～14 %。     

加入Duroflex对沥青混合料路用性能的影响研究

对Duroflex沥青混合料、SBS改性沥青混合料和AH-90号沥青混合料的路用性能进行了试验研究。研究发现,Duroflex沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性和动态模量都较SBS改性沥青混合料和AH-90号沥青混合料有显著提高,表明Duroflex对沥青混合料的路用性能有改善作用。     

路面旧沥青回收及其影响因素的试验分析

介绍了国内外不同的沥青混凝土路面旧沥青回收方法,通过设计不同试验比对、表征了在旧沥青回收过程中矿粉、三氯乙烯等影响因素的作用,并分析得出了相应的、简便易行的解决方法,以更准确地测试旧沥青混合料中沥青的性状,为分析、推断旧沥青混凝土路面路用性能的演变规律以及旧沥青混凝土路面的再生利用等提供数据基础。     

钢渣骨料沥青混合料路用性能研究

为了探究钢渣骨料沥青混合料的路用性能,对AC-13与SMA-13两种级配的钢渣沥青混合料和碎石沥青混合料的高温稳定性、水稳定性进行了研究,并对其低温抗裂性及膨胀特性进行评价。结果表明:钢渣沥青混合料具有良好的颗粒间嵌挤作用与较高的摩擦力,钢渣颗粒间形成类纤维结构,可有效分散应力作用,使得钢渣沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及低温抗裂性能均优于碎石沥青混合料,同时钢渣沥青混合料的膨胀率满足规范要求。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性及其长寿命冷再生沥青路面结构优化

为了研究新旧沥青长期融合作用下泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳耐久性,采用4点弯曲疲劳试验,对80％、100％的RAP泡沫沥青冷再生混合料进行了低应变水平下的疲劳试验,分析RAP、再生剂、模拟服役时间对泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的影响规律,拟合回归了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程,确定了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变,进而优化了长寿命泡沫冷再生沥青路面结构.结果 表明:添加再生剂对泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能和抗疲劳性能有显著增强作用;增大荷载应变水平显著降低了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命对应变水平变化极为敏感,增大RAP掺量或添加再生剂均能改善冷再生混合料的抗疲劳性能;室内放置期间,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命同样存在增长过程;将泡沫沥青冷再生混合料中的RAP仅作为黑色集料,低估了泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳性能.推荐泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变为100με.在此应变水平下,泡沫沥青冷再生路面满足长寿命沥青路面抗疲劳性能要求.     

聚酯纤维加强沥青混合料的应用研究

基于聚酯纤维材料性能,文章阐述了聚酯纤维在沥青混合料是的作用机理,并且分析了聚酯纤维加强沥青混合料的路面性能,最后给出了聚酯纤维在沥青混合料中应用的经济效益分析。     

沥青混合料动静态渗透性能研究

设计了一种沥青混合料动静态渗透试验系统,测量了40 ～350 kPa压力作用下沥青混合料的渗透系数和透水量,并分析了沥青混合料试件的空隙率与渗透系数的关系.研究结果表明:设计的沥青混合料动静态渗透试验系统可以测量较高水压力下沥青混合料的渗透性能;随着水头差(水压力)的变大,2种混合料渗透系数不断减小,但沥青混合料的透水量随着水压力的变大接近线性增加;各级动态水压力作用下沥青混合料的透水量远小于静态水压力作用下的透水量;对于SMA-13混合料,其动态透水量只达到同级水压力时静态的50％ ～75％;对于AC-20混合料,其动态透水量是同级静态的48％ ～56％;在1 Hz、10 Hz 2种频率作用下,其渗透性能变化很小;沥青混合料的渗透性能对水压力的变化频率不敏感,对水压力的峰值敏感.     

纤维沥青混合料低温评价指标研究

文章通过对纤维在沥青混合料中抗裂作用的分析,总结出纤维沥青混合料的三大抗裂方式,并通过纤维沥青混合料的三点低温弯曲试验,分析了最大破坏应变对纤维沥青混合料低温性能评价的不适用性,最后提出较为有效的评价纤维沥青混合料底温性能的评价指标。     

纤维沥青混合料特性的试验研究

通过对沥青混合料掺加纤维加筋稳定剂的研究,系统分析了纤维加筋稳定剂沥青混合料的路用性能,探讨了纤维加筋稳定剂增强沥青混合料的强度形成机理,并与普通密级配沥青混凝土进行了对比分析。结果表明:纤维能够增强沥青的粘滞性,加强力学性能;提高沥青混合料的耐老化性和水稳定性,增加沥青路面的耐久性和抗裂性能;纤维在沥青中起到加筋作用,增强沥青混合料的弹性恢复性能,显著改善其温度稳定性。沥青混合料掺加纤维加筋稳定剂具有较好的路用性能。     

冻融腐蚀作用下沥青混合料耐久性影响因素的灰熵分析

针对国内外对冻融腐蚀作用下沥青混合料耐久性能鲜有研究的现状,采用真空饱水冻融劈裂试验,以冻融腐蚀因子评价经不同浓度(2.5％、5％和10％)Na2SO4溶液加速劣化后的沥青混合料性能变化规律;运用灰熵法分析了影响冻融腐蚀作用下沥青混合料耐久性影响因素——冻融次数、Na2SO4溶液浓度、集料级配、沥青用量和空隙率的显著性.研究结果表明:硫酸盐腐蚀加剧了冻融循环对沥青混合料的破坏作用;集料级配、沥青用量和空隙率对沥青混合料耐久性有较显著影响,可为盐类富集地区沥青混合料的设计和施工提供有益参考.     

橡胶颗粒沥青混合料的级配设计

分析了橡胶颗粒沥青混合料的结构组成特点与防冻抗滑作用机理.为保证橡胶颗粒沥青混合料的结构整体性和密实性,确定混合料类型采用骨架密实结构.由于橡胶颗粒的密度与集料的密度差距较大,传统沥青混合料级配组成范围和设计方法显然已不再适用于橡胶颗粒沥青混合料.根据橡胶颗粒沥青混合料的材料组成特点,针对橡胶颗粒沥青混合料进行了基于主骨料嵌挤的体积法优化,提出了橡胶颗粒沥青混合料的级配设计方法.依据此级配设计方法进行了橡胶颗粒沥青混合料配合比设计实例分析.结果表明:按照此级配设计方法设计的橡胶颗粒沥青混合料各项技术指标均满足规范要求,设计的橡胶颗粒沥青混合料具有良好的路用性能.     

沥青混合料动态模量主曲线研究

沥青混合料是典型的粘弹性材料,其力学性质受温度和荷载作用频率的影响很大,基于时间-温度置换原理的沥青混合料的动态模量主曲线可以很好的描述这一行为,在路面结构设计和力学分析中具有重要作用。在介绍沥青混合料动态模量主曲线的原理的基础上,以2种类型的Superpave沥青混合料为例,详细叙述了利用时间—温度置换原理确定沥青混合料动态模量主曲线的步骤,并绘制了主曲线和时间—温度转化关系图用以描述沥青混合料的粘弹性。     

聚脂纤维沥青混合料路用性能研究分析

纤维沥青混合料在高速公路建设中得到了广泛的应用。文章通过对比分析有纤维沥青混合料和无纤维沥青混合料的力学特性、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能及疲劳性能,全面评价了纤维沥青混合料的优良路用性能,并简单分析了纤维改善沥青混合料路用性能的作用机理,最后从技术经济的角度,定性分析了采用聚脂纤维沥青混凝土作为高速公路沥青路面上面层的经济效益。研究表明,添加聚酯纤维后的沥青混合料具有优良的路用性能。     

再生剂对长期路用老化沥青路用性能的影响

通过对沥青混合料、老化沥青混合料,以及经过2种不同再生剂再生处理的老化沥青混合料的高温性能、低温开裂性能、水稳定性能、疲劳性能进行研究,考察了再生剂对长期路用老化沥青及其混合料路用性能的影响规律。对比研究了不同再生剂作用下长期路用老化沥青混合料路用性能的再生修复效果。结果表明,再生剂的加入可使老化沥青混合料的基本路用性能在一定程度上恢复还原;通过2种再生剂对长期路用老化沥青再生效果的研究,可以发现再生剂对老化沥青混合料改善作用具有选择性,即老化沥青对合适的再生剂有着具体的要求。     

水作用下基于单轴试验的沥青混合料高温性能研究

为了研究重复加载作用下水对沥青混合料高温性能的影响,深入分析了动态加载过程中混合料流变特性的演化规律。论文以AC-20沥青混合料为例,分析了水对沥青混合料损伤的机理,采用单轴重复加载试验,研究了不同水处理模式下沥青混合料永久变形规律。结果表明:水对沥青混合料的损伤是水剥离和泵吸效应综合作用的结果;混合料的高温性能随着荷载作用水平和试验温度的增加而变差,特别是在重载和高温条件下,混合料更容易发生塑性流动而出现高温失稳;同饱水浸泡处理相对比,冻融循环处理对混合料损伤更大,其造成的高温稳定性能衰减也更为严重。     

再生沥青混合料路用性能研究

针对AC-25型再生沥青混合料和新拌沥青混合料,通过劈裂强度试验、间接拉伸试验和三轴重复荷载试验对比分析了掺加30%旧料的再生沥青混合料与新拌沥青混合料的路用性能。研究结果表明:在相同温度时,再生沥青混合料的劈裂强度和劲度模量均比新拌沥青混合料要大,水平变形略低。依据间接拉伸疲劳试验,新拌AC-25型沥青混合料的疲劳性能要优于再生AC-25型沥青混合料。建立了新拌和再生AC-25型沥青混合料的应力疲劳方程和应变疲劳方程,其拟合相关系数之平方均大于0.91,相关性较好。在温度60℃、相同应力水平下,再生AC-25沥青混合料的永久应变小于新拌AC-25型沥青混合料,再生沥青混合料的抗永久变形性能优于新拌沥青混合料。建立了新拌和再生AC-25型沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性力学模型,相关系数达0.99。     

多年冻土区冻融循环作用对沥青混合料弯拉性能的影响

为准确评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青混合料弯拉性能和细微观结构的损伤机理,针对北方寒冷地区沥青路面在荷载、低温、水冻融循环作用下剩余弯拉强度和疲劳寿命进行研究,制定了适宜的冻融循环试验方案,建立了不同沥青结合料沥青混合料的空隙率、弯拉强度(弯拉应变)、劈裂强度和疲劳寿命在不同冻融循环作用次数下的衰变规律,基于工业CT无损检测分析技术,获得了不同冻融循环次数下四种沥青混合料细观空隙结构变化特征,研究了冻融循环作用对沥青混合料平均空隙直径、空隙轮廓分维数的影响规律,分析给出了冻融循环作用下沥青混合料弯拉性能的损失率计算模型。结果表明:沥青混合料的弯拉强度、最大弯拉应变、劈裂强度、疲劳寿命随冻融循环次数的增加呈减小趋势,经历25次冻融循环后弯拉性能和疲劳寿命衰减趋于平缓。沥青混合料受冻融循环作用后弯拉强度和抗疲劳性能衰变规律符合logistics曲线模型;随着冻融循环次数增大,沥青混合料内部平均空隙直径增大,空隙轮廓分维数减小,平均空隙直径与沥青混合料弯拉性能之间的线性拟合关系良好;使用改性沥青具有维持冻融循环作用下沥青混合料内部空隙直径、空隙轮廓分维数变化不大的作用,在高原寒冷地区建议优先选用SBS或SBR改性沥青。     

聚酯纤维在老集高速公路沥青路面中的应用

介绍了聚酯纤维改善沥青混合料性能的机理及作用,结合聚酯纤维在内蒙古自治区老爷庙-集宁高速公路沥青混合料的应用,比较分析了添加聚酯纤维对沥青混合料高温稳定性、水稳定性结果的影响。通过室内外试验,验证了添加聚酯纤维会使最佳沥青用量增加,而体积特性基本保持不变的结论。结合工程实践,总结了聚酯纤维沥青混合料的施工工艺。     

消石灰对提高片麻岩沥青混合料水稳性能的影响研究

本文通过马歇尔稳定度、劈裂以及车辙试验,研究消石灰对片麻岩沥青混合料抗水损害能力的改善作用。研究结果表明,加入消石灰后降低了片麻岩沥青混合料的水敏感性,提高了沥青混合料的路用性能。