强紫外光辐射地区的沥青混合料组成设计研究

提出强紫外光辐射地区的沥青混合料材料设计设计方法,为该地区沥青路面的抗紫外光老化提供设计依据。采用AC-16的3种不同级配类型,通过马歇尔试验分别确定其最佳油石比。采用自制的紫外光老化实验箱,对不同级配的AC-16沥青混合料进行197 h(相当于自然光照4个月)的紫外光老化。对老化后的沥青混合料试件进行高温稳定性、低温抗裂性和回弹模量试验。得到结论是:AC-16S1高温稳定性较好,适宜于高温的强紫外光辐射地区,AC-16S0低温抗裂性好,适宜于低温的强紫外光辐射地区。     

橡胶沥青Superpave混合料设计与老化规律研究

通过采用Superpave设计方法对橡胶沥青混合料进行了设计,并对AC型沥青混合料进行了对比研究,此外通过多种试验手段对橡胶沥青混合料经短期老化后的体积指标与性能指标进行分析研究,模拟施工过程中短期热老化对橡胶沥青混合料产生的影响。研究结果表明:橡胶沥青Sup-20混合料的高温性能与低温劲度模量明显高于采用同种原材料设计的橡胶沥青AC-20混合料;橡胶沥青混合料短期老化后体积指标出现明显变化,空隙率变大,沥青饱和度降低,并导致混合料的水稳性与低温性能下降,高温性能提升。     

基于实测与预测的沥青混合料回弹模量与温度的关系

我国沥青路面设计采用20℃抗压回弹模量和15℃劈裂模量作为设计标准,不能够反应温度变化对沥青混合料性能的影响。新颁布的沥青路面设计规范虽然采用了动态回弹模量,但仍然是采用20℃模量值。本研究通过采用不同型号沥青(70#、90#、SBS改性70#、SBS改性90#)及不同集料级配(AC-13、AC-16、AC-20)组成12种不同型号沥青混合料,采用马歇尔试件与静压法测试在不同温度(±60℃)下的沥青混合料抗压回弹模量,建立沥青混合料回弹模量与温度的回归关系。通过与其它方法得到的沥青混合料回弹模量预测结果对比分析,评价不同预测方法的技术特点。结果表明,沥青混合料回弹模量与温度有较好的回归关系,研究结果可以为沥青路面与材料设计提供一定的技术参数。     

反应型沥青混合料动态模量试验研究

选用AC-13C、AC-20C两种级配对Elvaloy~RET沥青混合料进行配合比设计,对添加Elvaloy~RET改性剂前后的沥青混合料与SBS沥青混合料试件在不同温度和频率下进行动态模量试验,分析比较三种沥青混合料的动态力学性能。结果表明:添加Elvaloy~RET改性剂后,沥青混合料的高温动态模量增大,低温动态模量减小,Elvaloy~RET改性剂能有效改善沥青混合的高、低温性能;与SBS改性沥青混合料相比,Elvaloy~RET沥青混合料高温性能突出,低温性能稍差。     

沥青类型对紫外光老化沥青混合料高低温性能研究

为了研究不同沥青类型对紫外光老化后沥青混合料高低温性能的影响,分别选取AH70#基质沥青、SK90#基质沥青和改性SBS I-C的沥青混合料进行室内试验,分析不同沥青类型对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响规律。试验结果表明:与基质沥青混合料相比,改性沥青混合料具有更好的抗紫外光老化性能,在强紫外光辐射地区,应优先选用改性沥青作为沥青路面结合料;对不同标号的基质沥青,高标号沥青混合料的动稳定度受紫外光老化影响更大,而低标号沥青混合料的低温劈裂强度受紫外光老化影响更大;AH70#AC—13N1型沥青混合料具有较好的高温抗紫外光老化性能,SK90#AC-13 N1型沥青混合料具有较好的低温抗紫外光老化性能。     

基于有限元的高海拔地区沥青混凝土路面结构抗紫外光老化性能对比分析

以改性沥青混凝土柔性基层路面为研究基础，选择UV-531、TiO₂及两者的组合为试验材料，设定试验组和对比组，确定无抗紫外光添加剂沥青混凝土为对比组，各类型抗紫外光添加剂沥青混凝土为试验组，通过室内试验获取光老化前后有关参数，开展有限元模拟分析，通过老化前后沥青路面抗车辙能力对比分析，说明不同类型抗紫外光添加剂对改善沥青路面光老化能力的效果。仿真计算结果：1)沥青混凝土回弹模量是影响沥青路面抗车辙能力的主要因子，不同类型抗紫外光添加剂在缓解光老化后沥青路面回弹模量降低方面具有不同效果，依次为AC-13+U+T>AC-13+U>AC-13+T;2)剪应力作用下，上面层材料的横向移动是导致路面产生车辙的主要原因，从剪应力角度分析各类型抗紫外光添加剂对沥青路面抗光老化的改善效果，其优劣依次为：AC-13+U+T>AC-13+U>AC-13+T;3)综合说明一定比例组合的复配抗紫外光添加剂对改善沥青路面光老化能力具备更好的作用，可供我国西部高海拔地区沥青路面的建设养护参考。     

废轮胎热解炭黑改性沥青混合料室内试验与评价

以沥青质量的15%制备热解炭黑改性沥青,配制AC-13热解炭黑改性沥青混合料,进行了高温性能、低温性能、水稳定性和动态模量室内试验,与基质沥青AC-13沥青混合料相比,热解炭黑改性沥青混合料高温性能显著提高,有更好的抵抗车辆荷载能力。热解炭黑改性沥青混合料的水稳定性和低温性能优于基质沥青混合料。     

SBR改性沥青混合料试验及应用

针对寒冷地区改性沥青的适应性,设计了AC-16与AC-202种级配的SBR沥青混合料配合比,并通过室内开展了其在不同老化阶段的路用性能的研究,对其在我国寒冷地区的实际应用效果通过工程应用实例进行了评价。室内试验结果表明:相比于普通沥青混合料,SBR改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及低温抗裂性能均有较好的提升,特别是低温抗裂性能提升显著;采用AC-16级配时,相比于AH-110沥青混合料,未老化与短期老化时的SBR沥青混合料动稳定度分别提高了4. 41%、5. 41%;采用AC-20级配时,相比于AH-110沥青混合料,未老化与短期老化时的SBR沥青混合料动稳定度分别提高了5. 26%、0. 79%;未老化与短期老化时,SBR(AC-16)与SBR(AC-20)的劈裂强度随温度的降低而增加,抗裂性能发生了降低,但由于其自身低温松弛应力要大于温度所产生的应力,其内部结构仍保持完整,无裂缝产生。工程应用实例表明:沥青路面在采用SBR沥青混合料后,其路用性能优异,实际应用效果优异,适用于寒冷地区,具有广阔的应用前景。     

SBS改性沥青混合料动态模量粘弹性行为研究

文章对沥青路面常用的3种SBS改性沥青混合料(AC-13、AC-20C和SUP-20)的动态模量进行检测。基于应用时-温等效原理平移生成动态模量主曲线,进而采用西格摩德模型对主曲线进行非线性回归。结果表明,3种沥青混合料的动态模量均随着加载速率的增大而增大,随着试验温度的升高而减小。围压为0k Pa时,SUP-20混合料动态模量在全频范围最大;围压为140k Pa时,AC-13混合料动态模量最小,SUP-20和AC-20C动态模量主曲线基本重合。施加140k Pa围压后,沥青混合料动态模量对温度的敏感性降低;随着加载频率的增大(温度降低),沥青混合料动态模量对围压的敏感性也有所降低。低频(高温)条件下,围压对沥青混合料动态模量影响较大;高频(低温)条件下,对动态模量基本没影响。     

30#沥青AC-20混合料动态模量及主曲线试验研究

通过沥青混合料动态模量试验和动态模量主曲线,并与50~#沥青AC-20混合料对比,评价30~#硬质沥青AC-20混合料的高温抗变形能力。结果表明,与50~#沥青AC-20混合料相比,30~#硬质沥青AC-20混合料的动态模量较大,可起到抗车辙的作用;在低频区段,30~#硬质沥青AC-20混合料的动态模量随荷载频率的增大急剧增大,而在5 Hz以上区段动态模量变化趋于稳定;30~#硬质沥青AC-20混合料的动态模量主曲线呈S形,在高温低频和低温高频段其动态模量受频率影响较小,且不同沥青混合料表现出的力学特性和适用范围不同。     

SMA-13与AC-13路面老化低温力学性能对比研究

通过老化沥青混凝土SMA-13结构与AC-13结构三点弯曲试验,研究低温老化对SMA-13结构与AC-13结构的弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量的影响规律。试验结果表明:加载速率相同条件下,-30℃的试件破坏的弯拉强度和弯拉应变小于-10℃的试件的弯拉强度。在加载速率和温度条件相同时,未老化试件破坏的弯拉强度和弯拉应变大于老化后的试件。老化时间越长,高低温度之间的弯拉应变差别越大。在低温条件下,小梁试件的弯拉应变与老化之间有较好的指数变化规律。同时SMA-13与AC-13沥青混合料的弯曲劲度模量与老化之间也呈现良好的指数关系。通过对小梁试件破坏前的弯曲应变能的计算,可得知在短期老化附近,SMA-13与AC-13沥青混合料具有最大的弯曲应变能。     

PE/TLA复合改性高模量沥青混合料的结构特性

为研究PE/TLA复合改性高模量沥青混合料的路用性能,采用抗压回弹模量、动态模量、低温弯曲、高温变形及弯曲疲劳试验对PE/TLA高模量沥青混合料结构的各项性能进行验证。结果显示:PE/TLA高模量沥青混合料具有较高的抗压回弹模量和动态模量、良好的高温抗车辙和抗疲劳性能,而低温抗裂性能、水稳定性能略低于SBS改性沥青混合料;PE/TLA高模量添加剂具有较低为温度敏感性,其抗压回弹模量随温度的增加呈缓慢下降趋势,高温累积变形随荷载作用次数增加而显著提高。     

紫外老化对沥青混合料低温性能及力学性能的影响研究

为研究紫外老化对沥青混合料低温及力学性能的影响,首先通过人工模拟沥青混合料紫外老化试验、弯曲试验评价老化后混合料低温抗拉伸性;然后用单轴压缩试验得到不同紫外辐照时间下沥青混合料弹性模量和泊松比。结果表明:沥青混合料的抗拉伸性能随老化时间逐渐降低,在紫外老化110小时后抗拉伸性能无明显变化;沥青混合料的弯曲劲度模量不适合用来评价混合料的弯曲性能;沥青混合料的弹性模量呈现逐渐变大的规律,而泊松比并没有出现明显的规律性变化。     

排水性沥青混合料低温性能评价

为了分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化（TFOT）样品、压力老化（PAV）样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪（BBR）试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验（TSRST）,评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明：沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1／3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。     

老化沥青混合料的松弛模量模型

通过对沥青混合料AC-13C进行5种不同程度老化,然后再进行-5℃条件下的应力松弛试验,研究老化对其应力松弛性能的影响并建立耦合老化程度因子的松弛模量模型。对比不同老化程度沥青混合料的松弛模量曲线,发现老化程度与松弛时间之间存在一定的等效性;基于材料黏度的自由体积理论,通过假设沥青混合料的自由体积分数与老化程度间呈线性关系,研究并建立了沥青混合料的老化程度-松弛时间等效移位因子;对松弛模量主曲线分别采用Burgers模型和不同单元数目的广义Maxwell模型进行非线性拟合,表明广义Maxwell模型在表征松弛模量变化时优于Burgers模型,且单元数越多,拟合精度越高,考虑到拟合精度和参数数目,推荐采用六单元广义Maxwell模型,并建立耦合老化程度因子的松弛模量模型。     

沥青混合料劈裂疲劳过程刚度衰减及路面模拟分析

为研究沥青混合料在使用过程中材料属性的变化规律,选择典型路面结构为载体探讨沥青混合料刚度衰减规律及衰减后路面力学状态。以AC-13C、AC-20C、AC-25C沥青混合料为研究对象,设计劈裂强度试验、劈裂疲劳试验得到其疲劳寿命。通过定义沥青混合料不同损伤程度D(0%、20%、40%、50%、60%、80%)及寿命比S,得出各疲劳损伤程度下沥青混合料疲劳作用次数。通过类比沥青混合料抗压回弹模量测试方法,提出了测定疲劳损伤后的劈裂回弹模量测试方法,导出劈裂刚度模量E的表达式;建立随疲劳损伤过程沥青混合料刚度衰减规律。通过ABAQUS有限元法模拟路面结构层和受力状况,将不同损伤程度刚度模量赋值于路面层状模型中,导出上面层竖向位移和下面层层底拉应力参数。结果表明:随着使用过程疲劳损伤不断累积,沥青混合料能刚度模量不断衰减;并且随刚度衰减,面层层底拉应力增加上面层抵抗变形能力下降而变形增加。     

基于抗压回弹模量和动态模量的沥青路面设计参数研究

针对不同设计规范选取抗压回弹模量和动态模量作为设计参数进行沥青路面设计,通过测试AC-13、SMA-13和Sup-20三种级配的沥青混合料试件的抗压回弹模量和动态模量,对其优缺点进行对比分析,研究不同温度及荷载作用频率对动态模量的影响,并对参考温度下的动态模量主曲线进行回归。结果表明：相同温度下的抗压回弹模量值仅对应于某一缩减时间下的动态模量值,因此动态模量能更全面地反映沥青混合料不同荷载作用下的力学性能。     

淤泥用于热拌沥青混合料的可行性研究

采用马歇尔试验、间接抗拉强度试验和回弹模量试验对添加改性水库淤泥的热拌沥青混合料的路用性能进行试验研究。试验结果表明:将淤泥用于热拌沥青混合料具有一定的可行性,添加改性水库淤泥后,沥青混合料的稳定度有所提升,改性水库淤泥掺加比例越大,流值下降越多;对于添加改性水库淤泥的沥青混合料而言,未添加淤泥时其间接抗拉强度值最大,添加淤泥后其间接抗拉强度有所减小;随着改性水库淤泥添加量的增加,沥青混合料的回弹模量上升趋势显著。     

高劲度模量沥青混合料力学性能试验研究

通过测试几种高劲度模量混合料在不同温度下回弹模量、动态模量和劲度模量,比较其高劲度混合料的性能,得出测试的高劲度模量混合料的回弹模量明显高于一般的沥青混合料;掺加一定比例外加剂PR.M可以提高沥青混合料的回弹模量;20℃劲度模量试验结果表明,橡胶沥青混合料劲度模量最高,硬质沥青、SBS改性沥青劲度模量相当,橡胶沥青混合料ARAC20达到了高劲度模量沥青混合料标准。     

基于分形理论的矿料级配对紫外光老化沥青混合料性能研究

为了研究不同级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响,采用分型级配理论,分别选取AC—13和AC—16各5种级配进行室内试验,分析不同级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响规律。试验结果表明:紫外光老化沥青混合料高低温性能与粒径分布分形维数D具有较好的相关性,粒径分布分形维数D越大,沥青混合料的动稳定度降幅越显著;粒径分布分形维数D越小,沥青混合料的低温劈裂强度降幅越小;其中AC—13S5型、AC—16S4型级配具有较好的高温抗紫外光老化性能,AC—13S1型、AC—16S2型级配具有较好的低温抗紫外光老化性能。