天然岩沥青改性沥青路面抗车辙性能分析

分析了天然岩石沥青改性剂的作用机理,通过车辙试验和动态蠕变试验研究了岩沥青改性沥青混凝土的高温性能,并采用有限元分析计算了岩沥青改性剂对沥青路面结构抗车辙性能的影响。研究结果表明:岩沥青改性剂可提高沥青混凝土的模量,使混合料的动稳定度值和蠕变模量得到大幅提高,明显改善了沥青混合料的高温性能;与普通沥青路面结构相比,岩沥青改性沥青路面结构的抗车辙变形能力可提高20%。     

国产岩沥青混合料动态模量研究

为了研究岩沥青改性沥青混合料的动态特性,应用简单性能试验机(SPT)测试了不同掺量岩沥青改性沥青混合料在不同温度和荷载频率下的动态模量与相位角,分析频率、温度对沥青混合料动态特性的影响。通过非线性最小二乘法采用Sigmoidal模型拟合沥青混合料动态模量曲线,根据时-温等效原理,确定了沥青混合料动态模量主曲线,结果表明:岩沥青改性沥青混合料可以有效提高混合料的动态模量,改善其力学性能。     

抗车辙岩沥青改性混合料性能研究

采用2种基质沥青(SK 70<'#>、中海70<'#>沥青),以3种不同天然岩沥青(北美天然岩沥青、明星天然岩沥青及青川天然岩沥青)为改性剂制备岩沥青改性沥青,研究了改性沥青性能;并通过优化,以AC-16岩沥青改性沥青混合料作为研究目标,系统研究了天然岩沥青改性沥青混合料的高温稳定性(动稳定度、蠕变模量)、水稳定性能及疲劳性能;得到了天然岩沥青混合料在大幅提高沥青混合料高温抗车辙性能的同时,其他性能也能得到不同程度改善的结论,为天然岩沥青改性混合料用于我国沥青混合料路面建设提供了重要参考.     

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。     

PR.P高模量沥青混合料的动态模量及疲劳性能研究

针对硬质沥青、岩沥青、湖沥青、PR.P共4种高模量沥青与基质沥青和SBS改性沥青进行动态模量研究。沥青混合料动态模量随加载速度增加、试验温度降低而提高,PR.P改性沥青混合料20℃时的动态模量最低,随着温度的升高,动态模量的优势逐渐体现,达到60℃时PR.P的动态模量显著高于其他混合料。由于考虑常温下沥青混合料较易发生疲劳破坏,而PR.P改性沥青混合料常温下模量较低,利用四点弯曲疲劳,采用归一化劲度次数积最大值所对应的疲劳寿命进行分析,确定PR.P改性沥青混合料疲劳寿命具有一定优势。     

高模量沥青混合料的试验研究

从高模量沥青混合料的材料组成及配合比设计出发,通过与基质沥青混合料和几种改性沥青混合料路用性能的对比,利用试验方法分析了高模量沥青混合料材料的高温稳定性、低温抗裂性以及不同温度和加载频率下的动态模量。试验表明,采用高模量沥青混合料在保证沥青混合料路面低温性能不降低的前提下可以有效提高沥青混凝土路面的高温稳定性;同时,根据对动态模量试验数据的分析,得出提高沥青混合料弹性模量可以有效减缓高速公路沥青混凝土路面车辙产生的结论。     

国产天然岩沥青改性沥青混合料路用性能研究

通过室内试验研究了不同掺量岩沥青改性沥青的性能指标,并通过多重蠕变试验、冻融劈裂试验、低温劈裂试验对不同掺量的岩沥青改性沥青混合料的路用性能进行了比较分析,并采用动态模量试验研究混合料的高温力学性能.结果表明,添加适量的岩沥青可以有效地提高混合料的高温性能及抗水损害性能,同时动态模量也得到了提高.综合试验结果,提出了岩沥青掺量的建议值.     

SAC13沥青混合料动态模量梯形梁试验研究

选用70~#基质沥青和SBS改性沥青设计了两种SAC13沥青混合料,使用梯形梁试验方法进行了动态模量试验研究,考察了沥青材料和荷载水平对动态模量及相位角的影响。基于时温等效原理,计算了主曲线移位因子,绘制了动态模量和相位角主曲线,分析了沥青混合料的动态力学性能和黏弹性能;利用非线性数值回归得到了动态模量三维主曲面。结果表明:主曲线能够较为全面地反映沥青混合料的动力学性能,通过改善沥青材料性能可以提高沥青混合料的路用性能;在两点加载模式下,随着应变水平的增加,动态模量减小,相位角增大;应变水平对动态模量和相位角的影响并非恒定,在高温(低频)时,应变水平的影响更加显著;超载会显著加速路面损坏,不仅仅因为荷载超过了路面承载力,而且因为荷载水平的增加降低了路面结构本身的力学性能。     

布敦岩沥青改性沥青及混合料路用性能研究

以某品牌70#基质沥青为基础沥青,以布敦岩沥青作为改性剂,在试验室制备布敦岩沥青改性沥青并且按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行了一系列试验。试验结果表明:布敦岩沥青改性沥青与集料的粘附性等级与70#基质沥青基本相同,在以布敦岩沥青改性沥青作为胶结料进行沥青混合料设计时要注意其改性沥青的离析问题及其所用路面层位的选择。     

沥青混合料动态模量Hirsch预测模型的验证研究

动态模量可以描述沥青混合料对温度和荷载频率的敏感性,从而可以客观地反映沥青混合料在路面结构中的行为特性。本文对SMA 13、Superpave 20、Superpave 25和ATB 25等4种沥青混合料分别进行了不同温度和荷载频率下的动态模量试验,并利用DSR对混合料中所用的两种沥青胶结料(普通70号沥青和SBS改性沥青)进行对应温度和荷载频率下的动态剪切模量试验,利用试验结果对动态模量Hirsch预测模型进行了验证研究。研究结果表明利用Hirsch模型预测动态模量的精度较好,只是在高温和低荷载频率时预测偏差较大。     

沥青混合料动态模量温度修正研究

为分析和评估沥青路面的承载能力,以及研究在车辆荷载的反复作用和环境影响下沥青层模量的衰减规律,需对沥青层反算模量进行温度修正,在相同的温度条件下进行比较。为了得到沥青层反算模量或沥青混合料动态模量温度修正系数,通过室内成型沥青混合料试件或现场路面取芯,应用简单性能试验机(SPT)测试沥青混合料试件的动态模量,回归沥青混合料动态模量与温度关系模型,建立沥青混合料动态模量温度修正模型。结果表明:指数函数能较好地拟合沥青混合料动态模量与温度的关系,推荐的沥青混合料动态模量温度修正模型能很好地反映沥青混合料在标准温度下的模量值。     

岩沥青改性高模量沥青碎石性能及应用研究

根据埃塞俄比亚Addis Ababa至Adama高速公路区域的气候特点,拟采用高模量沥青碎石(HMAM)作为该项目路面结构的基层.为确保项目质量,研究了岩沥青改性沥青的针入度、延度、软化点三大指标,采用动态流变剪切仪研究了改性沥青的抗车辙因子和抗疲劳因子.通过分析不同岩沥青掺量下沥青的性能变化,确定了岩沥青的最佳掺量.研究了岩沥青改性HMAM的动态模量、抗压回弹模量、高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能.结果表明,岩沥青改性高模量沥青碎石具有良好的力学性能和路用性能,用作路面结构基层不仅可以减小路面厚度,而且可以大大提高路面的品质和寿命,最终在该项目中推广应用.     

天然岩沥青掺量对改性沥青及沥青混合料性能影响研究

岩沥青与石油沥青相溶性好,可以替代部分石油沥青。本文通过对不同掺配比例的岩沥青改性沥青及改性沥青混合料进行路用性能试验。试验结果表明,岩沥青的掺加改善了沥青及沥青混合料的高温性能和热稳定性能。综合考虑,建议天然岩沥青改性剂掺量为基质沥青质量的10%。     

20号沥青高模量沥青混合料性能研究

高模量沥青混合料是近年来中国研究的热点之一。该文采用20号沥青及法国高模量沥青混合料设计方法进行了HMAC-20C及HMAC-20F两种级配混合料的配合比设计,采用高模量沥青混合料试验方法对两种混合料的车辙敏感性、动态模量及疲劳特性进行了研究,并与SBS改性沥青混合料的模量及疲劳性能进行了对比。结果表明:两种级配20号沥青混合料水稳定性及抗车辙性能优异、抗疲劳性能优良、动态模量均显著高于SBS改性沥青混合料,相对而言HMAC-20C具有更好的综合性能,表明沥青种类对混合料的模量及疲劳性能均有显著影响,而级配对模量具有较大影响。     

基于2S2P1D模型的沥青混合料老化前后黏弹性参数演变

沥青混合料的黏弹性性能与温度、时间及其胶结料的状态等参数密切相关,而在路面的使用过程中沥青容易受到老化的影响,进一步影响沥青混合料的黏弹性性能。为了让路面设计过程中的参数更为具体,在实验室内对不同老化状态下的SBS改性沥青混合料进行多个频率及温度下的单轴动态模量试验。采用William, Landel and Ferry(WLF)公式对不同温度下的频率进行时温等效转换,然后基于分数阶模型(2S2P1D模型)建立了动态模量及相位角主曲线,分析老化对沥青混合料黏弹性能的影响特征。研究结果表明:2S2P1D模型能够较好地拟合不同老化状态下的SBS改性沥青混合料的动态模量的数据,相关系数大于0.9;沥青混合料的2S2P1D模型中的玻璃态模量E_g和与粘度相关的β参数随着老化程度的增加显著增大。然而,静态模量E_0、分数阶指数k及h随着老化程度的增加而减小。基于该模型建立的储存模量及损失模量的主曲线表明:低频时老化对于沥青混合料的储存模量及损失模量具有不同的影响,当频率趋近于0时,老化对储存模量的影响基本不存在,但是随着老化程度的加深损失模量会显著增强。     

SBS和TLA改性沥青AC-13混合料动态模量研究

采用万能材料试验机(MTS),在不同温度和加载频率下对湖沥青(TLA)改性沥青和SBS改性沥青AC-13混合料的动态模量进行测试;基于西格摩德沥青混合料通用方程生成沥青混合料的动态模量主曲线,对TLA和SBS改性沥青混合料的动态模量的时间-温度效应进行研究。结果表明,沥青混合料的动态模量随着试验温度的提高而降低;随着加载频率的增大,沥青混合料的动态模量增大,且动态模量对温度的依耐性减小;SBS改性沥青混合料的高温性能优于TLA改性沥青混合料,两者的低温性能基本持平;在中等加载频率范围,TLA改性沥青混合料对温度的敏感性大。     

5U北美岩沥青改性沥青路用性能试验研究

5U北美岩沥青是一种天然沥青改性剂,为评价其路用性能,采用流变学方法对5U北美岩沥青改性沥青胶浆性能进行了动态温度扫描,对改性后沥青混合料的高温性能与抗水损坏性能进行了室内评价。研究结果表明:经5U北美岩沥青改性后的沥青胶浆车辙因子明显提高,弹性增加;沥青混合料抗车辙能力和抗水损害能力明显改善。     

高模量沥青材料流变性能研究

沥青路面车辙严重影响其服务质量,高模量改性沥青及沥青混合料是改善沥青路面车辙的途径之一。现对特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青、35号硬质沥青以及高掺量SBS改性沥青的流变性能进行了研究,结合3大指标分析发现:TLA、SBS改性均可有效降低沥青标号,使针入度下降至50(0.1mm)以下;3种高模量沥青改性后标号大小关系为:TLAHMB-CSBS;高模量改性沥青的动态模量显著高于基质沥青,以动态模量为评价指标,3种高模量沥青优劣排序为:30%TLA HMB-C5%SBS;CAM模型不仅可以用于预测基质沥青动态模量,同时也能良好应用于高模量改性沥青。     

基于拉压模量同步测试的岩沥青改性沥青混合料疲劳损伤特性

为了揭示岩沥青作为改性剂对沥青混合料疲劳性能的影响,利用MTS材料试验系统对岩沥青改性沥青混合料进行了四点弯曲疲劳试验,并对比了其与SBS改性沥青混合料的疲劳性能,分析了岩沥青对基质沥青混合疲劳性能的改善效果;定义模量衰减为损伤变量,基于四点弯曲拉、压弯模量同步测试法同时得到沥青混合料拉、压和弯曲回弹模量,建立了沥青混合料不同模量衰变方程。研究结果表明:岩沥青加入基质沥青混合料能显著改善其疲劳性能,与SBS改性沥青混合料疲劳性能相当;从拉、压、弯模量衰减斜率绝对值大小来看,拉伸模量斜率最大,其次是弯拉模量,压缩模量斜率最小;临界破坏时拉伸模量的衰减比大于压缩模量的衰减比,即试件发生开裂破坏并非是压缩模量的衰减所导致,而是由拉伸模量衰减过快引起的,导致中性面以下受拉区域损伤累积加剧,最先发生开裂,为试件的破坏源;在弯拉疲劳应力状态下,沥青混合料的拉、压模量衰变规律具有较大的差异性,拉伸模量衰变速率大于压缩模量衰变速率,因此在受拉区将产生较大的损伤,说明了模量衰变曲线稳定阶段拉伸模量衰减速率的过快及衰减末期压缩模量破坏点的滞后性,同时也间接反映出拉伸模量衰变速率的快慢是决定沥青混合料疲劳性能是否优越的关键因素。     

湖沥青改性AC-20C沥青混合料在涪南高速公路应用研究

本文结合重庆涪南高速沥青路面工程,进行了湖沥青改性沥青混合料在重庆地区高速公路路面工程中面层的应用研究。研究中为降低湖沥青改性沥青加工难度和确保湖沥青中面层的工程质量,采取了取消软化点指标和增加湖沥青改性与NS复合改性方案,以弥补湖沥青改性混合料高温稳定性差,抗车辙能力弱等缺点,对25％掺量的TLA湖沥青AC-20C进行了配合比设计及路用性能研究,并进行了试验路验证,为重庆地区湖沥青改性应用于路面工程提供了技术支持。