高模量沥青性能研究

选取东明AH-70#基质沥青和其他硬质组分制备高模量沥青,用法国的PRM、德国的DUROFLEX作为高模量外掺剂制备高模量沥青,掺量分别为70#基质沥青的12%、14%;将制备的3种高模量沥青和70#基质沥青、4%的SBS改性沥青进行动态模量、高温性能、低温性能和疲劳性能的对比试验。结果表明:3种高模量沥青的动态模量均满足规范要求,相对于基质沥青在3种性能上均有提升,相对于SBS改性沥青主要是高温性能得到提升,在低温性能方面,3种高模量沥青混合料应用于南方高温地区上、中和下面层或北方低温地区的中、下面层时,具有优良的低温抗裂性能,在疲劳性能方面,3种高模量沥青的疲劳寿命均小于4%SBS改性沥青。     

高模量沥青混合料的路用性能评价

为全面分析高模量沥青混合料的路用性能,选取2种高模量添加剂分别形成高模量沥青混合料与普通沥青混合料进行路用性能的对比试验研究,包括水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性及疲劳性能,试验分别为浸水马歌尔试验、车辙试验、弯曲试验及疲劳试验,通过残留稳定度、动稳定度、弯曲应变及疲劳寿命指标来评价及对比3种沥青混合料的路用性能。此外,还测试了3种混合料的动态模量,分析它们变化情况。研究表明：2种高模量沥青混合料比普通沥青混合料有更高的动态模量值、更优越的水稳定性、高温性能及疲劳性能;至于低温性能,则取决于外掺剂的类型。     

基于疲劳寿命的高模量材料结构层适用性研究

采用BISAR软件,分析高模量沥青混合料应用于路面结构不同层位时的剪应变,基于高模量材料疲劳性能与剪应变的关系计算沥青层疲劳寿命,从疲劳性能角度分析高模量沥青混合料适用结构层位。结果表明:当高模量沥青混合料应用于三层路面结构中的一层时,用于下面层效果最好,用于上面层最差;当高模量沥青混合料应用于三层路面结构中的两层时,应用于中下面层效果优于上中面层,即高模量沥青混合料应用层位越低,对路面结构疲劳性能越有利。     

高模量沥青混合料在南非推广应用分析

高模量沥青是一种混合了多种硬沥青和高质量粘结剂的热拌沥青,最早应用于法国。这种沥青混合料具有优异的高温稳定性和疲劳性能。在总结了高模量沥青混合料设计方法的基础上,同时基于高模量沥青混合料设计参数,分析了将南非路面设计方法与高模量沥青混合料结合应用的可行性。     

减薄高模量沥青路面厚度的可行性分析

在沥青混合料中添加外掺剂提高沥青路面模量的同时,使建设成本增加,通过减薄沥青层厚度可获得经济效益上的平衡。对比分析了原路面与减薄后的高模量路面在沥青混合料层永久变形量、沥青层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力及路基顶面竖向压应变四个设计指标下的力学响应。结果表明:减薄后的高模量沥青路面永久变形量降低、疲劳寿命略有提高。     

高模量沥青胶结料技术指标的试验分析

本文对通过添加A、B、C、D等四种高模量外掺剂的高模量沥青胶结料,选用针入度、粘度和SHRP胶结料评价体系进行试验,分析了不同类型高模量外掺剂对高模量沥青胶结料的性能影响。通过对国内、国外沥青胶结料技术指标体系进行现状调查,结合上述试验结果,提出了高模量沥青胶结料技术指标体系和要求。     

高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面中应用的合理性研究

为了修筑更具耐久性的半刚性基层长寿命沥青路面,探究高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面应用的合理性及可行性,采用弹性层状体系模型分析了不同层间结合状态和不同下面层模量对路面典型结构力学状态的影响。进而通过不同温度、不同控制模式的四点弯曲疲劳试验,评价了高模量沥青混凝土的抗疲劳特性,采用累积耗散能指标将其与表面层材料进行了比较。结果表明:对于薄面层的半刚性基层沥青路面,当沥青面层与半刚性基层的层间结合状态不能处于完全连续状态时,沥青面层底部将会产生明显的拉应力和拉应变,沥青面层存在弯拉疲劳损伤的风险;随着下面层模量的增加,沥青面层底部的剪应力略有增加,而最大剪应力均值有所减小,有利于改善沥青下面层的抗剪能力;不同控制模式下高模量沥青混凝土的抗疲劳性能有所差别,而采用累积耗散能指标可以有效地将应力、应变两种不同控制模式的疲劳方程进行统一,20℃时高模量沥青混凝土具有更好的抗疲劳性能;在半刚性基层长寿命沥青路面中,下面层使用高模量沥青混凝土可以改善路面的抗车辙和抗疲劳性能,为实体工程建设提供一定的参考依据。     

硬质沥青高模量混合料协调设计研究

不同集料特征对硬质沥青高模量混合料的性质(如高温性能、模量、疲劳)具有显著的影响,选择两种差异明显的集料(一种玄武岩、另一种为石灰岩),基于集料图像测试系统(AIMS)对其各项特征进行了较为详细地对比分析,参照法国高模量混合料设计流程,对不同集料硬质沥青高模量混合料的各项性能指标协调设计方法进行了试验研究。结论表明:针对不同集料性质,通过对级配和硬质沥青用量的调整,可以实现混合料高温性能、模量和疲劳性能的均衡设计。     

高模量沥青结合料的SHRP试验研究

通过对AH-50基质沥青和2种改性沥青(高模量HM、SBS)制备的高模量沥青结合料进行SHRP试验,分析了复数模量、车辙因子和相位角对动态力学性能的影响。结果表明,高模量沥青的储能性能、抗高温剪切能力、抗高温变形能力优于基质沥青和SBS;高模量沥青的低温性能不如SBS改性沥青。     

高模量沥青混合料技术指标与技术要求研究

选择不同的高模量沥青混合料,进行力学试验与路用性能试验,分别测试不同条件下高模量沥青混合料的静态模量、动态模量、动稳定度、抗剪强度、低温破坏应变与水稳定性,确定高模量沥青混合料的技术指标与技术要求。     

长寿命路面沥青混合料疲劳极限研究

在分析常规应变条件下沥青混合料疲劳破坏发展的基础上,改进了AASHTO T321中所推荐的疲劳寿命计算方法,根据混合料劲度模量的变化规律,将疲劳破坏过程分为3个阶段,以第2个阶段的试验数据推算低应变条件下试件的疲劳寿命,并通过测试不同低应变水平下沥青混合料的疲劳性能,得出了山东省滨州地区长寿命路面沥青混合料的疲劳极限.结果表明:在低应变条件下,沥青混合料疲劳极限和应变水平仍符合幂函数疲劳方程.     

高模量沥青混合料马歇尔法配合比设计指标研究

为了推广应用高模量沥青混合料EME技术,选择3种来源集料、4种沥青结合料,设计了9种沥青混合料,同时进行法标综合性能和我国马歇尔法试验对比研究。分析认为,法标设计体系与我国相差较大,其EME沥青混合料技术无法直接应用于我国工程。通过马歇尔试验表明,马歇尔试件空隙率为1.3%～3.5%;关于EME沥青混合料矿料间隙率VMA,对于EME-14为12.7%～13.7%,对于EME-20为12.9%～14.3%;沥青饱和度为74.5%～89.9%;马歇尔稳定度为15.9kN～23.2kN;流值为2.2mm～3.2mm。通过数据分析,提出了基于马歇尔法的高模量沥青混合料配合比设计指标,并经法标综合验证,采用马歇尔法进行高模量沥青混合料配合比设计是可行的,技术指标是合理的。     

高模量沥青胶结料评价指标的研究

对4种高模量改性剂制备的高模量沥青胶结料进行常规性能和PG性能试验。结果表明:高模量沥青胶结料的高温性能优于SBS改性沥青和70号沥青,低温性能不如SBS改性沥青,与70号沥青相当。在总结国内外高模量沥青胶结料评价体系的基础上,提出高模量沥青胶结料评价指标的建议值:25℃针入度为20~50(0.1 mm),软化点大于70℃,满足PG76—16性能分级要求,且60℃条件下原样沥青的G大于10000Pa。     

高模量沥青结合料流变特性

为提高沥青路面的耐久性,丰富长寿命路面结构组合方案,急需对沥青结合料高模量技术开展深入研究。研究围绕2种高模量技术手段,采用常见的高模量剂HM-A制备改性沥青以及20号硬质沥青,分别采用差示扫描量热（DSC）试验研究2种结合料的物质组成特性,采用动态剪切流变（DSR）试验和多应力蠕变恢复（MSCR）试验分析热氧老化前后沥青流变性能及高温流变性能,开展了黏弹物理模型参数分析,最后运用汉堡车辙试验、动态模量试验进行比较。研究结果表明：硬质沥青老化前后温度敏感性低于高模量改性沥青;老化沥青的相位角δ较老化前下降,车辙因子G^*/sinδ较老化前升高;同温度下,随着应力增大不可恢复蠕变柔量J_nr增大、蠕变恢复率R减少,在相同应力下随着温度增大J_nr增大、R减小;Burgers模型说明温度对沥青结合料的黏弹性影响显著,HM-A对基质沥青高温性能提升明显,最佳掺量为8%。其中,高模量剂与基质沥青标号匹配方可发挥出高模量沥青的优势。     

青临高速试验路沥青路面结构应变分析和永久变形预估

为了分析和预估青临高速试验路沥青路面结构疲劳寿命和永久变形,为长期性能观测验证提供基础对比数据,按照标准试验方法对试验路土基、粒料、无机结合料以及沥青混合料的力学参数进行测试分析;结合同类道路交通荷载分析,得出试验路交通组成、轴载谱及3类典型轴的最大特征值;按照弹性层状理论计算了常温和高温条件下沥青层底最大弯拉应变;用MEPDG永久变形预估模型分析了不同路面结构沥青层永久变形发展规律,预测车辙养护修复的时间。结果表明,所设计的沥青路面结构基本满足长寿命沥青路面沥青层底弯拉应变小于疲劳极限应变的要求,MEPDG预测车辙主要发生在表面层,中下面层车辙较小,表面层采用高模量沥青混合料可显著提高路面抗车辙能力。     

高模量沥青混合料技术路径与合理评价指标应用研究

为分析高模量沥青混合料(EME)技术路径与合理评价指标,梳理EME应用进程,明确实现途径,从高温稳定性和疲劳性能方面,分析评价指标及评价标准,并选取典型应用案例进行应用效果分析。结果表明:EME可通过直接使用直馏硬质沥青或添加复合硬质沥青高模量剂两种方式实现,前者更适合应用于大规模普通路面;与法国车辙试验相比,我国动稳定度试验可更好地反映EME车辙变形特征;两种混合料实现途径均可满足疲劳性能要求;路面结构组合采用中下面层双层高模量时,抗车辙性能优异,经历夏季高温超重交通使用后平均车辙深度3.45mm。     

高模量沥青混凝土路面力学数值模拟

高模量沥青混凝土(HMAC)作为一种新型路面材料,具有模量高、抗车辙性能好、对低温开裂及温度疲劳开裂敏感性不强等优点,对于提高路面抗车辙能力非常有效。该文利用通用有限元软件ANSYS,对设置高模量沥青混凝土层的半刚性基层沥青路面的荷载响应进行数值模拟分析,结果表明高模量沥青混凝土可显著抑制车辙的产生,并推荐出高模量沥青混凝土层的模量和厚度的合理范围。     

高模量沥青混合料配合比设计及路用性能

针对湿热地区高温稳定性不足、易出现车辙病害的现状,提出了一种通过添加外掺剂改性的方法以提高沥青混合料的高温性能,在机理分析、级配优化的基础上,通过调整传统的室内拌合工艺,开展了路用性能验证分析。结果表明:高模量改性剂对沥青胶结料的改性机理在于通过增强沥青胶结料的抗变形能力和弹性性质,以提升沥青胶结料的高温抗车辙性能;采用高模量外掺剂改性后,沥青混合料的高温性能较大提升,超过规范要求水平,且水稳定性能及低温性能也在较优水平。     

高模量再生沥青混合料性能研究

为了研究热再生高模量沥青混合料的路用性能,通过将普通沥青和不同掺量的布墩岩沥青(BRA)配制成改性沥青,分析了BRA掺量对改性沥青性能的影响规律,并以改性沥青混合料的动态模量为指标确定了BRA的合理掺量。通过测试不同旧料掺量下的再生混合料的动态模量、高温稳定性、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能,提出热再生高模量沥青混合料的旧料合理掺量。结果表明:随着BRA掺量的提高,改性沥青的高温稳定性有所提升,BRA的合理掺量为40%。旧料掺量的提升对于再生混合料的模量提高影响不大;旧料掺量的提升有益于改善再生混合料的抗车辙性,但会影响其低温稳定性;在旧料掺量小于60%时,对高模量再生混合料水稳定性影响不大;旧料掺量过高不利于高模量再生混合料的疲劳性能。     

沥青混合料两点小梁疲劳试验结果变异性研究

2点小梁疲劳试验随着高模量沥青混合料在国内的应用,中国尚缺乏关于2点疲劳试验结果变异性的研究。通过不同种类沥青混合料的2点小梁疲劳试验,分析试件空隙率分布、沥青类型、混合料种类对实验结果精度的影响,分析结果表明空隙率大小、空隙率变异系数、疲劳寿命大小、加载应变对疲劳结果的变异性影响没有一致性规律,反映出疲劳试验本身具有较大变异性而与实验条件关系不大。通过对疲劳变异性的概率分布统计,基于90% 保证率建议2PB平行结果采用变异系数≤50% 的标准,对疲劳结果质量指标采用Δε6≤10με的标准。