基于多应力重复蠕变恢复试验的纳米SiO2改性沥青高温性能研究

为了解纳米SiO2掺入对沥青胶结料高温性能的影响,选取5种不同掺量的纳米SiO2改性沥青胶结料,经旋转薄膜烘箱老化后,基于2种不同应力水平(100、3200 Pa),开展了64℃下多应力重复蠕变恢复试验,评价纳米SiO2改性沥青胶结料的高温性能.结果表明:纳米SiO2掺量增加明显降低了沥青胶结料的累积应变,且不可恢复的蠕变柔量明显降低、应变恢复率明显增大,表明纳米SiO2改性沥青胶结料的抗车辙性能与弹性性能得到了较大改善.以蠕变柔量与恢复率为评判标准,纳米SiO2改性沥青胶结料的最佳掺量为2％.此外,纳米SiO2改性沥青胶结料能适用于极重交通荷载等级.     

基于不同试验方法的沥青高温性能评价

为研究沥青材料的高温性能,利用动态剪切流变试验和多应力蠕变恢复试验的方法,选用70#基质沥青、SBS 改性沥青及埃索高粘沥青进行对比试验,分析了它们在不同应力和温度条件下粘、弹响应的变化规律。实验结果表明：车辙因子忽略了沥青材料的延迟变形,用来评价改性沥青的高温性能存在着较大的不足;多应力蠕变恢复试验与路面抗车辙能力具有更好的相关性,用恢复率和不可恢复蠕变柔量等评价指标能更全面地评价沥青材料的高温性能。     

SBS改性沥青的主要技术指标与计算

SBS改性沥青的五项技术指标为：针入度、软化点、延度、弹性恢复、离析试验。PI指数的快速计算方法，可用于现场检测SBS改性沥青，具有测试准确、省时等优点。     

低黏油与SBS复合改性沥青流变性能研究

为了进一步提升聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性沥青的中温疲劳和低温抗开裂性能，将适量低黏度的大豆油（Bio-oil）和废机油（WEO）加入到SBS和基质沥青中制备成低黏油/SBS复合改性沥青。用旋转薄膜老化烘箱（FTRO）和压力老化容器（PAV）试验来模拟各改性沥青样品短期和长期老化。通过采用多应力蠕变松弛（MSCR）、线性振幅扫描（LAS）和弯曲梁流变仪（BBR）试验分别从高-中-低温性能的角度来表征复合改性沥青的流变性能。试验结果表明，两类低黏油均能有效地提升SBS改性沥青的中温疲劳性能和低温开裂性能，而MSCR结果显示高温性能受到了一定负面影响。总的来说，与WEO相比，Bio-oil的改性效率较高，即同等的性能提升前提下，所需Bio-oil掺量较低。     

OPW/橡胶粉复合改性沥青的流变性能研究

为扩大废弃物在沥青路面材料的应用范围,通过氧化聚乙烯蜡(OPW)和橡胶粉对道路石油沥青进行复合改性。采用布氏黏度试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验和储存稳定性试验,研究了OPW/橡胶粉复合改性沥青的流变性能。试验结果表明,添加OPW降低了橡胶改性沥青的黏度和不可恢复蠕变柔量,而提高了其弹性恢复率,表明OPW能改善橡胶改性沥青的弹性恢复能力和抗车辙性能,并能降低其混合料的拌和与压实温度;加入OPW使橡胶改性沥青的低温性能略微下降,但能改善其储存稳定性。复合改性沥青的最佳掺量为：15%橡胶粉+6%OPW。基于OPW/橡胶粉复合改性沥青的流变性能研究,为绿色耐久性沥青路面材料制备技术提供了新视角,验证了OPW作为新型温拌剂的应用潜力。     

SBS橡胶复合改性沥青性能研究

简要介绍了营口市公路沥青拌合站生产的SBS橡胶复合改性沥青的特点及该沥青的作用机理,通过对四种不同配方的试验,定性分析了对沥青的高温性能、低温性能、弹性恢复性、抗老化性能等几个方面的改善作用。     

热老化作用下橡胶改性沥青的低温流变性能

为探究老化作用下橡胶改性沥青（AER）及其复合改性沥青（AER/SBS）的低温流变性能，借助常规性能、低温弯曲试验和Burgers模型，研究了在不同老化状态、不同橡胶粉掺量下AER改性沥青及其复合改性沥青的低温流变特性，同时借助红外光谱（FTIR）方法定量分析老化对AER改性沥青官能团的影响，并将其官能团指数和低温指标进行相关性分析. 研究结果表明:在不同老化状态下AER、SBS均可提高沥青低温性能，且短期老化下AER/SBS复合改性沥青的低温性能优于AER改性沥青，长期老化则反之；AER、SBS改性剂均可改善沥青的劲度模量，且AER对沥青劲度模量的影响程度更显著，同时低温指标（劲度模量S、蠕变速率m、劲度模量与蠕变速率之比S/m）与黏弹性指标（松弛时间λ、耗散能比a具有紧密的联系；AER改性沥青的低温性能与脂肪指数I_A和脂肪长链指数I_AL有较高的相关性，且I_A越大其低温性能越好，I_AL则反之.      

聚合物改性剂和石油沥青相容性评价方法研究进展

综述了6类聚合物改性剂和石油沥青的相容性评价方法，即定性观察法、流变学方法、热力学方法、化学分析法、形貌图法和数值模拟法，分析并比较了各种方法的优缺点与适用性，在此基础上针对聚合物改性剂和石油沥青的共混反应类型特点，建议了适宜的相容性评价方法，并展望了未来聚合物改性剂和石油沥青相容性评价的研究方向。研究结果表明:聚合物改性沥青属于黏弹性材料，基于流变学方法的相分离系数对于检测聚合物改性剂与石油沥青之间的差异较为敏感，适于评价两者之间的相容性；单一评价指标不宜准确评价聚合物改性剂和石油沥青的相容性，建议采用多种分析方法综合评价；对于物理共混的聚合物改性沥青，可以优先采用基于流变学的相分离系数结合形貌图法评价聚合物改性剂和石油沥青的相容性；对于反应型聚合物改性剂和石油沥青的相容性评价，建议采用相分离系数和红外光谱法；基于热力学的分子动力学模拟方法可以通过设置适宜的聚合物模型、作用温度等参数从微观角度进一步模拟和阐释聚合物改性剂和石油沥青的相互作用机理；未来结合聚合物改性沥青实际储存条件建立Cigar Tube试验储存时间区间范围，在此基础上通过适宜的相容性评价方法，动态连续地评价聚合物改性剂和石油沥青的相容性。      

SBS-PU复合改性沥青及其混合料路用性能研究

基于复合改性技术制备了具有高黏高弹特性的SBS-PU复合改性沥青,通过沥青的常规性能试验、SHRP评价体系多应力蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验评价了其技术性能。在此基础上,以SBS-PU复合改性沥青为胶结料制备SMA-13沥青混合料,通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验(HWTD)及间接拉伸疲劳试验测试其高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳性能及抗疲劳性能,同时与市场上常见的TPS、SINOTPS、SBS及聚氨酯(PU)改性沥青混合料的技术性能进行对比。结果表明:采用复合改性技术制备的SBS-PU复合改性沥青满足高黏高弹沥青指标要求,具有较好的高低温性能及储存稳定性; 60℃黏度与弹性恢复分别达到了34 217 Pa·s和97%,分别为PU改性沥青的2倍和3倍; SBS-PU复合改性沥青的60℃黏度值高于TPS改性沥青,低于SINOTPS改性沥青,储存稳定性高于SBS、TPS、SINOTPS改性沥青,相对PU改性沥青具有优异的高黏高弹特性; SBS-PU复合改性沥青混合料的高温、低温及抗疲劳性能高于TPS改性沥青混合料,低于SINOTPS改性沥青混合料,总体上具有较好的高低温性能和抗疲劳性能,在水热耦合作用下的抗水损害能力略低于TPS改性沥青混合料,但仍满足相关技术标准。     

基于动态蠕变试验的沥青混合料永久变形研究

采用伺服液压试验机（UTM-25）对普通重交沥青和聚酯纤维改性沥青混合料进行动态蠕变试验,对比分析了粗、细级配沥青混合料的抗永久变形能力.在抗变形能力较好的粗级配混合料中,分别进行不同掺量聚酯纤维和温度的动态蠕变试验.试验结果表明：粗级配沥青混合料比细级配的具有更好的抗永久变形能力;在最佳掺量时,纤维改性沥青混合料抗永久变形能力更优越;纤维改性沥青混合料对温度敏感性明显小于普通重交沥青混合料的.     

沥青混合料高温蠕变试验方法研究

沥青混合料是一种颗粒性的黏弹性材料。沥青混合料力学特性的颗粒性特征决定了无侧限的单轴蠕变试验方法,通常在常温下可以采用较高的应力水平;在高温时却只能采用较低的应力水平,否则试件将会提前破坏。然而,道路使用过程中所承受的重载往往超过0.8 MPa,路面温度也达到60℃。因此,采用厚车辙板试件(30 cm×30 cm×10 cm)进行单轴蠕变试验(即单轴贯入蠕变试验),利用厚车辙板试件本身为荷载作用下的沥青混合料提供侧向约束,为研究沥青混合料在高温、载重作用下的黏弹特性提供合理的试验方法。     

沥青混合料静态蠕变劲度模量与动稳定度的关系

用轮辙试验的动稳定度(以下简称DS)指标反映沥青路面的高温车辙行为具有较好的一致性,但不能作为计算参数用于沥青路面结构设计。通过研究不同沥青混合料的DS和静态蠕变劲度模量的响应,试图将DS指标与静态蠕变劲度模量建立联系用作为沥青路面结构设计参数。选择了AC13和AC25两种级配、60#/70#基质沥青和5%SBS改性沥青两种结合料、花岗岩和石灰岩两种集料,分别进行了车辙试验和静态蠕变试验,其中车辙分别采用5 cm和7 cm厚度试件。结果表明,对同类型级配、结合料、集料和同一车辙厚度的沥青混合料,其DS和静态蠕变劲度模量有良好的相关性,相关系数R2高达0.9以上。但综合考虑级配、结合料、集料和结构厚度等因素后,DS与静态蠕变劲度模量的线性相关性并不理想,其相关系数R2只达到0.591 2。因此,试图将DS转换为静态蠕变劲度模量用作为沥青路面结构设计参数的可行性有待进一步研究。     

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。     

沥青混合料粘弹性疲劳本构模型

采用疲劳应力分解的方法,把总的疲劳效应分解为一个蠕变效应和一个简单疲劳效应的叠加,利用粘弹性力学的积分型本构关系、动态性能以及模型理论,得到了沥青混合料的粘弹性疲劳本构模型。最后,基于应力控制的疲劳试验,运用O rigin软件的非线性曲线拟合功能,对试验结果进行了拟合,理论模型与试验结果吻合较好,证实了该模型的可行性,并对该模型进行了推广。     

采用SPT试验对沥青混合料高温性能研究

在SBS改性沥青混合料、PR改性沥青混合料、RS改性沥青混合料车辙试验结果的基础上,分别进行了3种混合料的三轴重复荷载试验、三轴静态蠕变试验和动态模量试验,并对试验结果进行了对比分析,发现动态模量试验结果可以正确表征不同改性类型混合料抗永久流动性能的优劣,并与动稳定度有着很好的相关性,本试验结果可以用作沥青路面设计规范的修订参考。     

沥青稳定碎石基层厚度对其动态力学性能的影响研究

选定2种常用沥青稳定碎石基层混合料,采用大马歇尔实验法确定其最佳沥青用量.依据最佳沥青用量,以2.0、2.5、3.0倍最大公称粒径高度成型试件,进行动态贯入蠕变试验和间接拉伸疲劳试验,分析不同试件高度对动态贯入蠕变模量和疲劳寿命的影响.试验结果表明,2种沥青稳定碎石基层混合料在80mm左右厚度能获得较高的动态贯入蠕变模量和疲劳寿命.因此,对于沥青稳定碎石单层摊铺厚度推荐在80mm左右,这将获得良好的路用性能.     

Parameter Characterisation of Asphalt Mixtures for Visco-Elastoplastic Analysis

Asphalt mixtrues exhibit strong viscous properties under repetitive loads.This phenomenon can be simulated in creep and recovery tests.By applying the visco-elastoplastic model proposed,data recorded in the tests are interpreted.It is emphasised that applicability of the visco-elastoplastic model depends on the proper method of characterising parameters involved in the constitutive equations.Since two or more strain components of elasticity and viscosity coexist during the loading or unloading,a measuring system of two loggers is introduced to decouple these components.Test data are analysed in three steps as elastic.visco-elastic and visco-plastic evaluations,using the records collected at the moment of unloading,during the periods of recovery and creep respectively,Factors that may influence the accuracy of data analysis are also discussed.     

沥青混凝土三轴静态蠕变车辙预估研究

通过对沥青混凝土车辙的分析,车辙与沥青混凝土内因组成材料性能、温度及外因行车速度、行车荷载都有关系,运用三轴静态蠕变试验Flow time来统一表征了沥青混合料复杂的材料性能,并与行车速度、路面各亚层温度、作用次数建立关系,进行车辙深度的预估,最后经验证,回归结果精度高,除间断级配沥青混合料SMA外,可以用于预估沥青混合料的车辙深度。     

再生沥青混合料高温性能分析评价

通过马歇尔试验、车辙试验和弯曲蠕变试验,研究了再生沥青混合料的高温性能。试验结果表明,同级配的再生沥青混合料的马歇尔模数高于全新料;油石比在一定范围内与车辙作用次数呈现反比关系,温度与车辙作用次数符合指数函数关系;高温状态下,再生沥青混合料的抗变形能力强于全新料。     

改性沥青胶浆性能试验研究

通过高温锥入度试验和低温小梁蠕变试验,研究了改性沥青胶浆性能随改性剂剂量和粉油比变化的规律。