微胶囊沥青混合料的裂缝自愈与路用性能研究

微胶囊沥青混合料具有一定的裂缝自愈能力,可延长沥青路面使用寿命,其研究已逐步引起重视。采用高压渗水试验评价微胶囊沥青混合料的自愈性能,研究微胶囊掺量、混合料属性(公称最大粒径、空隙率、沥青种类和用量)与使用环境(温度、时间及水分)对自愈性能的影响规律,考察微胶囊掺量对混合料路用性能的影响。结果表明,沥青混合料自愈性能随微胶囊掺量的增加先提高后降低,最佳微胶囊掺量为6%;随着公称最大粒径与空隙率的增加,混合料自愈性能逐渐变差;基质沥青混合料的自愈性能优于改性沥青,且油石比越大自愈性能越好。在一定范围内温度越高、自愈性能越好,自愈性能随愈合时间的延长呈非线性增长,水分对沥青混合料自愈有着不利的影响。随着微胶囊的增加,混合料中的矿料摩阻力与矿料/沥青黏附性降低,导致沥青混合料的高温稳定性与水稳定性有所降低;掺入微胶囊后,沥青混合料的裂缝自愈能力得到增强,因此反映抗裂性能的低温弯曲破坏应变得到一定程度的改善。综合混合料自愈性能与路用性能随微胶囊掺量的变化规律,推荐微胶囊掺量为4%~6%。     

密级配Sasobit温拌沥青混合料性能试验研究

为确定密级配沥青混合料Sasobit温拌剂的最佳掺量和击实温度对Sasobit温拌沥青混合料性能的影响,选用AC-13型沥青混合料,通过马歇尔配合比试验研究,确定出Sasobit的最佳掺量为3.0 %±0.5 %,击实温度为135℃±5℃。混合料的路用性能试验结果表明,掺加Sasobit温拌剂后,基质沥青混合料的高温性能有明显提高,低温性能和水稳定性能基本不变。     

微胶囊自愈型沥青混合料制备及性能研究

沥青路面在车辆荷载和环境因素的共同作用下,通常出现裂缝、局部损伤等病害。为研究提高沥青路面裂缝自愈合性能的技术手段,对微胶囊选材及制备合成工艺、掺微胶囊的沥青及沥青混合料性能特征、微胶囊在混合料裂缝愈合中的作用机理等问题展开研究。通过高温车辙试验、小梁低温弯曲试验和冻融劈裂试验对掺入微胶囊的沥青混合料路用性能进行分析,综合考虑推荐微胶囊掺量为0.4%～0.6%。试验结果对微胶囊自愈型沥青混合料的使用、微胶囊技术的推广及应用具有一定指导意义。     

新型活性橡胶对密级配沥青混合料的影响研究

选取3种掺量活性橡胶,采用沥青胶结料常规性能和SHRP评价体系,分析活性橡胶对沥青胶结料的改性效果,并在活性橡胶密级配沥青混合料设计方法的基础上进行活性橡胶掺量对密级配混合料AC路用性能影响分析。结果表明,掺加活性橡胶后沥青胶结料的高温稳定性显著提高,低温抗裂性、抗疲劳能力得到改善;活性橡胶可替代部分沥青并达到相同的体积指标,且活性橡胶密级配混合料AC-20的动稳定度达到5 282次/mm,综合性能优异;活性橡胶用于密级配混合料AC-20的最佳掺量为17%。     

自调温沥青混合料路用性能及调温性能研究

选择一组密级配和一组开级配同时进行不同掺量的室内试验,探究自调温材料对沥青混合料空隙率、水稳定性能、高温稳定性以及析漏和飞散的影响规律;同时,对不同级配自调温材料沥青混合料路面进行温度观测,探究其调温幅度和边界。结果表明:随着自调温材料掺量的逐渐增多,开级配沥青混合料的空隙率不断减小且减小速率逐渐增大,稳定度先减小后增大,动稳定度逐渐减小,析漏损失基本维持在0.5 %～0.6 %之间;密级配沥青混合料的空隙率和动稳定度均逐渐减小,对稳定度影响较小;夏季温度高时,自调温路面自动储能吸热,降低密级配路面温度4.0 ℃左右,降低开级配路面温度2.0 ℃左右;冬季温度低时,自调温路面自动释放热量,提高路面温度约0.4 ～1.0 ℃。     

钢桥面铺装沥青混合料防水性能参数门槛值的研究

通过对钢桥面铺装防水保护层沥青混合料的防水性能影响系数进行分析,得出密级配沥青混合料随着公称粒径增大渗水系数也随着增大;但是,空隙率与渗水系数的相关关系并不明显;除了SMA10,其他密级配沥青混凝土都没有不渗水的空隙率门槛值.另外还将浇筑式沥青混凝土与密级配沥青混凝土的渗水系数进行了对比,发现浇筑式沥青混凝土的防水性能明显好于后者.最终根据试验结果提出,浇筑式沥青混凝土是作为钢桥面铺装的首选防水保护层;在条件不具备的情况下,可以选择SMA10作为备选防水保护层.     

密实型沥青混合料裂缝感应热自愈合性能研究

为给沥青路面电磁感应自修复技术提供参考依据,通过掺加钢丝绒制备了可用于感应加热的密实型沥青混合料小梁,研究其裂缝感应热自愈合性能。对不同类型、不同掺量钢丝绒的混合料试件进行了电磁感应加热试验,研究了感应加热试件的升温速率,并进一步开展了裂缝自愈合能力试验以及混合料的路用性能试验,对混合料进行了综合优化设计。研究结果表明:电磁感应加热是对混合料中的沥青加热而非集料加热,热量由沥青胶结料转移到集料中,加热迅速,能耗低;加热温度不能高于100℃,否则混合料会膨胀松散;钢丝绒越长,掺量越高,密实型钢丝绒沥青混合料试件的电磁感应平均加热速率越高;2~#钢丝绒(6.5mm)掺量为4%的试件在顶面加热至90℃时表现出最佳的愈合率(96.7%),顶面加热至75℃时同样具有理想的愈合率(95.4%),且此温度下能够节约能耗和避免试件松散;2~#钢丝绒(3.5mm)掺量为2%的密实型沥青混合料具有最优良的路用性能;结合混合料路用性能和感应热自愈合能力分析,2~#钢丝绒(3.5mm)掺量为4%的密实型沥青混合料在顶面电磁感应加热到75℃时具有94.6%的理想自愈合率和良好的路用性能,且能耗经济。     

石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究

石墨烯微胶囊沥青是一种具有较强自愈能力的新型先进路面材料。为分析石墨烯微胶囊对沥青自愈性能的影响,采用试验与模拟相结合的手段对石墨烯微胶囊沥青的愈合机理进行了研究。首先,基于动态剪切流变仪测试了石墨烯微胶囊沥青的自愈性能;然后,借助红外光谱、荧光显微镜和分子动力学模拟分析了石墨烯微胶囊沥青的“自修复”愈合机理;最后,借助动态剪切流变仪对“自修复-热诱导”双机制下石墨烯微胶囊沥青砂浆的自愈机理进行了分析。研究结果表明：石墨烯微胶囊的加入能够显著提高沥青自愈性,掺量和间歇时间增加均能显著提升石墨烯微胶囊沥青的自愈合效果;“自修复-热诱导”双机制作用下石墨烯微胶囊沥青砂浆自愈性能明显强于“自修复”单机制作用。“自修复-热诱导”双机制愈合机理为：裂缝处石墨烯微胶囊破裂,再生剂流出填充裂缝并促进裂缝快速融合;同时,石墨烯微胶囊囊壁的石墨烯与碳纤维形成导电通路,在电流作用下产生热量,加快了沥青分子与修复剂分子的扩散速度,进一步促进了裂缝的愈合。     

负离子粉沥青混合料多重环保及降温抗车辙性能研究

为考察负离子粉(TAP)在沥青混合料中的环保性能及降温抗车辙性能,采用高速剪切制备得到不同TAP掺量的TAP改性沥青,并采用TAP改性沥青和强嵌挤骨架密实型级配(SAS)制备得到负离子粉沥青混合料,测试其负离子浓度、降温效果、尾气净化效果与不同温度下的动稳定度.结果 表明:当TAP掺量为沥青质量的15％时,TAP沥青混合料表面的负离子浓度为1679个/cm3,降温效果可达5.4℃,NOx净化率达到75％;因具有明显的降温效果,相当于TAP沥青混合料大幅提高了抗车辙性能.     

有机降粘剂掺量对橡胶沥青混合料性能影响研究

为了降低橡胶沥青混合料过高的成型压实温度,同时使其具备良好的路用性能,提出了掺入Sasobit 有机温拌剂降低其压实温度的方法,研究了不同温拌剂掺量下的橡胶沥青混合料路用性能.该方法在拌和温度150℃、压实温度140℃下分别进行了1％、3％和5％这3个温拌剂掺量下的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验.与此同时,对3％温拌剂掺量分别进行了140℃、150℃和160℃这3个压实温度下的车辙试验.试验结果显示,掺入Sasobit温拌剂后的橡胶沥青混合料可降低压实成型温度20～30℃,且各种试验条件下的马歇尔体积参数及其路用性能评价指标均满足密级配沥青混合料技术要求,压实温度140℃、3％温拌剂掺量下的综合路用性能最优.     

沥青混合料自愈合性能与砂浆厚度分布特征关系

沥青混合料自愈合行为与沥青砂浆的细观分布特征关系密切，但目前相关判据不足。为此，采用数字图像处理技术定量表征沥青砂浆的细观结构，并分析其与混合料自愈合行为的关系。首先，优化沥青混合料砂浆厚度计算的方法，提出基于图像分析的砂浆平均厚度T_m和砂浆厚度分布标准偏差S_Dt指标；其次，对6种不同沥青混合料砂浆的二维图像进行统计分析，验证细观砂浆厚度参数的有效性；最后，通过有无间歇时间的半圆弯曲疲劳试验获取沥青混合料的自愈合指数H，并进行宏细观指标的相关性分析。结果表明：级配类型和最大公称粒径均对沥青砂浆的空间分布有重要影响；矿料间隙率（VMA）和沥青饱和度（VFA）与砂浆细观参数之间不存在明显相关关系，证实了宏观体积参数在表征沥青砂浆细观分布特征方面的不足；沥青混合料的自愈合指数同时受砂浆平均厚度和空间分布均匀性的影响；综合指标T_m/S_Dt与宏观愈合指数H之间有很好的相关性，可以有效表征沥青混合料的自愈合效率。     

损伤程度对沥青混合料损伤-愈合行为的影响研究

沥青混合料具有自愈合能力，而目前沥青混合料损伤愈合行为的作用机制仍不明确。因此，本文对多因素条件下的沥青混合料自愈合特性进行了研究，从而有助于确定有效的沥青路面养护策略。基于四点弯曲疲劳试验，对不同损伤程度的沥青混合料自愈合进程进行对比分析。结果表明：愈合时间和愈合温度对不同损伤程度的沥青混合料自愈合能力具有积极作用，而低温条件对沥青混合料的自愈合性能具有较大不利影响。给定足够的愈合时间及愈合温度，100%湿度条件对沥青混合料自愈合能力影响显著，将使沥青混合料自愈合效率降低至15%-45%左右。损伤程度的增大对沥青混合料自愈合能力的削弱作用显著。损伤程度过大时，部分微裂纹相互贯通扩展为宏观裂纹，超过裂纹自愈合的临界宽度，导致无法愈合。此时，需借助其他增强愈合性能的手段进行外界干预，从而提高沥青混合料的自愈合效率，进而一定程度恢复路面的服役性能。     

生物油再生沥青自愈合机理分析（双语出版）

对再生沥青进行流变性能测试、微观结构表征、结构特性分析及宏观性能测试，研究生物油对老化沥青自愈合性能的影响，建立了再生沥青微观结构和宏观性能的构效关系。借助分子动力学软件及Wool-O'Connor自愈合模型计算得到最佳愈合温度时的最短愈合时间。研究结果表明：生物油再生沥青（BRA）的愈合行为包括黏性流动和弹性恢复，在高温（60℃和80℃）环境下，BRA的愈合行为取决于黏性流动，而在低温（20℃和40℃）环境下BRA的愈合行为取决于弹性恢复。在60℃的愈合试验温度、5%的疲劳应变条件下，BRA的最佳愈合时间为30 min，最短完全愈合时间为32 min；试验结果和模型计算结果相近，自愈合模型可较好地分析BRA的完全愈合时间。老化3年、5年、10年的BRA在其最佳愈合温度时的最短愈合时间分别为32，52，78 min，表明生物油可在一定程度上提高旧路面老化沥青的部分自愈合性能。     

沥青稳定基层混合料疲劳性能试验研究

对5种级配的沥青稳定基层混合料进行了控制应变的三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了级配、沥青用量、沥青品种和温度对沥青稳定基层疲劳性能的影响规律。研究表明:悬浮密实型沥青混合料的疲劳性能较嵌挤型沥青混合料好得多;沥青用量增加,疲劳寿命显著增长,由马歇尔方法确定的最佳沥青用量并非沥青混合料疲劳性能最佳的沥青用量;沥青混合料疲劳寿命随试验温度的提高而显著增长;采用改性沥青的沥青混合料疲劳性能较普通沥青有一定改善。这些规律可以为沥青稳定基层的混合料设计提供参考。     

多碎石沥青混合料性能研究

依据长寿命路面的设计理念,研究骨架密实型多碎石沥青混合料性能。沥青混合料采用30号硬质沥青,填料全部用水泥代替矿粉。对沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗疲劳性能和强度性能进行了试验与分析,与国内常用的沥青混凝土(AC)路面相比,其性能有明显改善。提出了供工程使用多碎石沥青混合料的级配组成。     

重载交通沥青混合料的压实特性探讨

用旋转压实剪切实验机（GTM）设计方法设计的沥青混合料和粗密级配沥青混合料与一般沥青混合料相比，其压实要求高，压实难度大，压实是成功铺筑重载交通沥青混合料的关键因素，从适合的压实限制、压实空间（层厚与集料粒径大小关系）、压实温度和压实作用等几个方面探讨了以防止车辙为主的重载交通沥青混合料的压实特性。     

两种抗车辙改性沥青混合料路用性能对比分析

为比较不同掺量、不同类型抗车辙剂对沥青混合料改性效果的影响,分别对掺入PR和RA抗车辙剂的改性沥青混合料和基质沥青混合料路用性能进行了对比试验。分析结果表明:掺加抗车辙剂的沥青混合料动稳定度和劈裂强度明显增强,抗疲劳性能的改善并不明显,大部分改性沥青混合料的低温性能和自愈能力较差。