沥青混合料抗冻融循环性能的试验研究

沥青混凝土路面的冻融破坏是寒区路面早期破坏的主要形式之一。本文以冻融劈裂试验为基础,研究了沥青混合料劈裂抗拉强度随冻融循环次数的变化情况。结果表明,在最初的冻融循环中,沥青混合料的劈裂抗拉强度随着冻融次数增加而明显减小,当达到7次冻融循环之后,混合料的强度趋于稳定。     

考虑冻融循环的聚酯纤维沥青混合料性能研究

为研究聚酯纤维掺量对沥青混合料路用性能和冻融损伤劣化规律的影响,通过高温车辙试验、低温劈裂试验、水稳定性试验和冻融循环条件下小梁弯曲试验,对比分析聚酯纤维掺量为0.0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%时沥青混合料动稳定度、极限弯拉强度、弯拉应变、残留稳定度、冻融劈裂强度比和冻融弯曲应变的变化。结果表明,随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料路用性能指标和冻融损伤性能呈现先增大后减小的趋势,聚酯纤维掺量为0.2%左右时,沥青混合料动稳定度出现峰值(3 512次/mm),抗弯拉强度提高12.4%,极限弯曲应变增加7.6%,弯曲劲度模量超过2 670 MPa,马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高2.2%、3.2%;聚酯纤维掺量为0.2%左右、冻融循环次数为12次时,弯曲破坏应变出现峰值,抗冻融性能最佳;聚酯纤维沥青混合料的弯曲破坏应变与冻融循环周期呈负相关关系,冻融循环次数超过12次时,弯曲应变下降速率减小并逐渐趋于稳定。     

冻融循环条件下沥青混合料性能衰变规律研究

为分析冻融循环对沥青混合料性能的影响,本文对冻融循环作用后沥青混合料劈裂强度、空隙率、动态模量以及疲劳性能进行了试验分析。试验研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,沥青混合料劈裂强度、动态模量及疲劳寿命逐渐降低,且冻融循环初期衰减较快;沥青混合料空隙率随冻融循环次数的增加总体呈增加趋势,并且SMA沥青混合料空隙率增加程度大于普通密级配沥青混合料。     

再生剂对乳化沥青重复冷再生混合料特性的影响

为研究乳化沥青重复老化冷再生混合料结构特性,掌握沥青老化程度对路用性能的影响规律,利用基本性能试验、劈裂强度试验、动态加载疲劳试验及水稳定性试验对掺加不同再生剂的混合料体积参数和性能指标进行分析。结果显示,再生剂能显著改善混合料的力学性能、抗水损害能力和抗疲劳特性,提高重复老化再生混合料的劈裂强度和劈裂最大荷载,降低混合料的空隙率和RAP料重复老化对混合料劈裂强度的劣化作用;随着应力比的增加,再生混合料的荷载呈线性增加趋势,疲劳作用次数呈指数函数下降趋势,且再生剂对混合料疲劳作用次数的改善效果逐渐降低,对疲劳破坏荷载的改善效果无显著变化。     

旧沥青混凝土对水泥稳定再生混合料性能的影响

针对水泥稳定全深式路面就地再生基层技术应用过程的关键问题——旧沥青面层材料和半刚性基层材料如何合理地结合,采用力学试验方法,探讨了旧沥青混凝土掺量和老化程度对水泥稳定再生混合料性能的影响规律。试验结果表明:随着旧沥青混凝土掺量的增加,再生混合料的强度和模量逐渐降低,干缩性能提高;随着旧沥青混凝土老化程度的增加,再生混合料的强度和模量逐渐提高,干缩性能降低;当旧沥青混凝土老化程度较低时,掺量是影响再生混合料性能的主要因素。     

旧料对沥青混合料力学特性的影响

为了更精细地分析旧料对沥青混合料性能的影响,将旧料采用4.75 mm的筛网热筛分为粗、细两个部分,通过掺加不同比例的粗、细旧料组成6种级配的沥青混合料进行间接拉伸模量试验和劈裂强度试验,采用不同荷载频率的间接拉伸劲度模量、冻融前后的劈裂强度、破坏应变、黏韧性指数等指标评价了旧料对沥青混合料力学特性的影响。研究表明:低频率下的劲度模量、黏韧性指标、冻融前后的劈裂强度比可以作为掺加旧料沥青混合料力学特性的评价指标;旧料中与沥青混合料力学特性存在相关性的主要是旧沥青含量,旧沥青含量越高,沥青混合料拉伸劲度模量越大,黏韧性指数越小,冻融前后的劈裂强度比越小,力学特性越差。     

盐化物沥青混合料抗冻融循环性能及灰色预测

通过反复冻融循环试验对盐化物沥青混合料空隙率和劈裂强度变化规律进行分析,并运用灰色理论建立冻融循环次数对空隙率以及劈裂强度的GM(1,N)预测模型.试验结果表明:随冻融循环次数的增加,盐化物沥青混合料的空隙率呈现出先增加后逐渐稳定的规律,而劈裂强度衰减显著,且相比普通沥青混合料,盐化物沥青混合料的变化幅度更大.建立的GM(1,N)灰色预测模型,能够较好地预测冻融循环条件下盐化物沥青混合料的空隙率和劈裂抗拉强度,且计算结果与试验数据吻合较好.     

热老化后的纤维沥青混合料性能试验

通过使用强制通风烘箱使纤维沥青混合料试件高温热老化来模拟纤维沥青混合料在施工中受到的热老化,进一步通过间接拉伸试验、冻融循环试验和疲劳试验测试热老化后试件的间接拉伸强度、冻融间接拉伸强度比、动态劲度模量和疲劳寿命。试验结果表明：热老化后,纤维沥青混合料间接拉伸强度稍增大,水稳定性变差,动态劲度模量增大,疲劳寿命降低。     

不同级配类型沥青混合料间接拉伸试验研究

文中对两种沥青、三种不同级配类型组成的六种沥青混合料分别进行0℃、15℃的劈裂试验研究,测定了沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段的力学性质,并对间接拉伸试验三个试验参数（劈裂抗拉强度、破坏应变、劲度模量）的结果进行了分析。     

乳化沥青冷再生混合料路用性能试验研究

为了探讨乳化沥青冷再生混合料全面的性能参数,对0%～100%的6种不同RAP含量的乳化沥青冷再生混合料进行了室内试验研究与回归分析.结果表明:抗压回弹模量与抗压强度、劈裂抗拉强度与破坏劲度模量、弯拉应变与弯拉强度都随RAP用量的增加而呈线性减少;动稳定度随RAP用量的增加而呈指数函数减少;渗水系数随RAP用量的增加呈二次多项式减少;冻融劈裂强度比TSR随RAP用量的增加变化不大,但远低于规范的技术要求;同温下的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度有较好幂函数关系.根据材料的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度,把乳化沥青冷再生材料分主四类.     

冻融循环作用下的沥青混合料材料参数修正

通过沥青混合料抗压强度和劈裂强度的试验,分析了冻融循环次数和油石比对沥青混合料强度和模量的影响。引入强度冻融折减系数和模量冻融折减系数,表征冻融循环次数和油石比对沥青混合料材料参数的明显影响,并给出了上面层AC-13改性沥青混合料的折减系数计算公式,修正了多年冻土地区沥青路面设计材料参数,减小了设计与实际条件的差异。     

高模量沥青混合料的力学性能试验研究

为提升普通沥青混合料的模量,采用DXG-2高模量剂,分别对高模量沥青混合料进行劈裂强度、静态回弹模量及动态模量试验,并对力学性能进行对比分析。结果表明:随高模量剂的增加,混合料的抗压强度、静回弹模量逐渐增大,劈裂强度先增大后减小;高模量剂掺量＞0.6%时,其劈裂强度会随之减小,施工中高模量剂量应控制在0.6%为宜;在相同温度和频率下,随着高模量剂用量的增加,沥青混合料的相位角逐渐减小;在同一温度和相同的加载条件下,随高模量掺量的逐渐增加,混合料的动态模量逐渐增大;随着加载频率的增加,混合料的动态模量也会逐渐增大,随着温度的提升,动态模量逐渐减小。     

再生工艺对热再生沥青混合料低温抗裂性能的影响

通过劈裂试验对热再生沥青混合料的低温性能进行了室内试验研究,分析了不同的再生工艺条件(旧料掺加比例、旧料是否预热、新旧料拌和时间以及再生剂掺加工艺等)下的劈裂强度、破坏拉伸应变、劲度模量和应变能密度等相应指标。试验结果表明,增加新料的掺加比例、充分预热旧料、增加新旧料拌和时间将有助于提高再生混合料低温抗裂性能;改进常用的再生剂掺加工艺同样可以保证低温性能。     

盐—冻融循环作用下废旧轮胎橡胶粉改性沥青混合料性能研究

该文采用三轴蠕变试验和低温小梁弯曲试验,以蠕变速率、5 000次循环对应的应变、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、应变能密度等指标对盐冻循环条件下热拌、温拌沥青混合料的高、低温性能进行了研究。结果表明:沥青混合料在经历盐冻融循环后,蠕变速率和5 000次循环对应的应变都增大,高温性能下降,且冻融循环次数相较于盐溶液浓度对沥青混合料高温性能影响更大;抗弯拉强度、最大弯拉应变、应变能密度显著降低,弯曲劲度模量增大,低温性能降低,且盐冻融循环作用的初期,各指标衰变程度较大;盐溶液浓度在10%附近时,对沥青混合料的高、低温性能影响最大;温拌沥青混合料的高、低温性能都优于热拌沥青混合料。     

高原寒冷地区沥青混合料弯拉特性分析

针对青藏高原寒冷地区低温、大温差气候特点,通过沥青混合料弯曲试验,分析了温度、沥青种类、油石比、级配等对混合料弯拉特性的影响。试验得出,沥青混合料弯拉强度随着温度的升高呈上凸抛物线形变化,弯拉应变逐渐增大,劲度模量不断减小;改性沥青和高标号沥青混合料的弯拉强度和弯拉应变较大,劲度模量较小;油石比增加时,沥青混合料弯拉强度先线性增大后减小,弯拉应变增大,劲度模量减小;矿料级配越粗,沥青混合料弯拉强度越大。结果表明,温度对沥青混合料弯拉特性的影响较大,采用改性和高标号沥青,适当增加油石比、采用较粗矿料级配,有利于提高沥青混合料的低温弯曲性能。     

材料组成对环氧沥青砂浆间接抗拉性能影响的灰色关联分析

材料组成对环氧沥青砂浆基本力学性能具有重要影响。为明晰不同粒径尺寸的矿料及沥青含量对环氧沥青砂浆力学行为的影响,本研究基于国内外试验方法以及环氧沥青材料的热固特性,采用Marshell成型方法制备试件并进行劈裂试验,通过灰色关联分析对不同劈裂指标下各材料组成的影响程度进行排序。结果表明,环氧沥青砂浆中的含量与各劈裂指标的关联度最大,且相比于劈裂抗拉强度和模量,环氧沥青对破坏拉伸应变的影响更为明显;矿料越细,各档矿料与破坏拉伸应变的关联度呈逐渐增大的趋势,而对劈裂抗拉强度、破坏劲度模量的影响则是先减小后增大;在低温时,各档矿料的变化对不同劈裂指标的影响均为:破坏劲度模量劈裂抗拉强度破坏拉伸应变,在常温时,粒径大于0.3mm的矿料变化对砂浆的强度、模量的影响程度较高,而粒径不大于0.3mm的矿料含量波动对应变的影响更为敏感。     

基于足尺加速加载试验的现役沥青路面疲劳特性研究

为了对现役沥青路面的疲劳性能进行评价,在上海的某在役高速公路上选取了3个加载区进行了足尺加速加载试验。加速加载试验过程中,对开裂现象进行了观测并采用地震波地质分析仪对沥青层的地震波模量进行了检测。检测结果表明,随着加速加载作用次数的增加,路面沥青层的地震波模量不断降低,沥青层的地震波模量与加速加载作用次数具有较好的指数函数关系。加速加载试验结束后,在各加载区和非加载区进行了取芯,并通过劈裂强度试验和劈裂疲劳试验对现场沥青混合料的劈裂强度和疲劳抗力进行了评价。劈裂疲劳试验结果表明,随着沥青混合料所经受加速加载作用次数的增加,沥青混合料的初始劲度模量和疲劳寿命总体上不断下降,且加速加载作用对上面层混合料疲劳抗力的影响相比中、下面层混合料更为显著。基于Miner法则对现役沥青混合料的剩余疲劳寿命进行了预估。     

大空隙沥青混合料内部冻融损伤特征

通过冻融劈裂试验,得到大空隙沥青混合料冻融循环前后劈裂强度。结合CT测试技术,得到试件在冻融劈裂前后不同层位的图像。分析大空隙沥青混合料试件在冻融劈裂后内部损伤的状况,并利用损伤变量对混合料内部微观结构的变化进行对比分析。分析结果表明:随着冻融循环作用次数的增加,大空隙沥青混合料试件的劈裂强度逐渐下降;混合料试件冻融后劈裂破坏多发生在试件初始空隙分布密集处,裂缝的扩展方向与初始空隙的方向基本一致;空隙大的沥青混合料试件其力学性能较差,且空隙率大的层位损伤变量增加比空隙率小的层位损伤变量增加更多。     

冷再生沥青混合料RAP含量对使用性能的影响

冷再生沥青路面(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP)常需添加新矿物集料以调整级配或补充数量,但是新集料对材料的影响尚不明了。通过实验室试验,探讨RAP含量对乳化沥青冷再生混合料使用性能的影响。6种RAP含量0%~100%冷再生沥青混合料的试验结果与结果分析显示,材料抗压回弹模量与抗压强度均随RAP含量的增加而近似线性地迅速减小,20℃与15℃的抗压回弹模量分别在大约2 700~830 MPa与3 000~890MPa之间变化。15℃劈裂抗拉强度与破坏劲度模量均随RAP含量的增加也近似线性地减小,劈裂抗拉强度约在0.75~0.58 MPa之间小幅变化。40℃动稳定度随RAP含量的增加迅速以近似指数函数的形式,由19 000次/mm减小到3 600次/mm。-10℃破坏应变与弯拉强度均随RAP含量的增加而近似线性地增大,破坏应变在1 500~2 000με之间。     

氯盐融雪剂对沥青混合料低温抗裂性的影响

采用低温弯曲试验研究了AC-13型沥青混合料在浓度为3％、10％和20％的氯盐融雪剂溶液中冻融后的的低温稳定性能,评价指标为抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量和弯曲应变能密度临界值,分别研究了冻融循环龄期和氯盐浓度对弯曲试验结果的影响。并采用XRD和SEM微观测试技术,分析沥青混合料的内部产物和形貌,探讨氯盐和冻融对沥青混合料的破坏机理。结果表明：冻融循环和氯盐融雪剂溶液浓度是影响沥青混合料低温抗裂性的重要因素。随冻融循环龄期的增长,沥青混合料弯曲劲度模量增大,应变能密度临界值减小,且融雪剂溶液浓度越大,对沥青混合料低温稳定性影响越小。