基于DSR Time-Sweep的沥青常应变疲劳演化规律分析

为了研究沥青疲劳特性在常应变模式下的演化规律,采用动态剪切流变仪(DSR),在应变控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行连续加载疲劳试验,获得基于复数剪切模量(G~*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)三种物理指标对应的疲劳曲线,并通过疲劳曲线分析沥青疲劳破坏过程。试验结果表明:70#基质沥青的疲劳曲线变化有规律,能较好的表征沥青疲劳破坏过程,确定沥青疲劳寿命;耗散能变化率无法用于表征SBS改性沥青疲劳破坏规律;在相同分析方法中,SBS改性沥青疲劳寿命优于70#基质沥青;随着应变增加,两种沥青疲劳寿命均下降。     

新疆岩沥青改性沥青混合料疲劳性能的试验研究

为了揭示岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用MTS-810材料试验系统,分别对普通重交沥青混合料、SBS改性沥青混合料和岩沥青改性沥青混合料等3种混合料进行了不同应力比下的疲劳试验,建立了3种沥青混合料的S-N疲劳方程,并对3种沥青混合料的疲劳试验结果进行了比较.在相同的应力比试验条件下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最大,普通重交沥青混合料的疲劳寿命最小.岩沥青改性沥青混合料S-N疲劳方程参数k最大,n最小.研究结果表明:两个疲劳方程参数k和n均证实了岩沥青改性沥青混合料具有较好的抵抗疲劳荷载的能力.在荷载水平增加相同幅度的情况下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小.在相同的级配、油石比和荷载条件下,其疲劳耐久性最好.     

沥青混合料应变疲劳性能的试验研究

沥青混合料疲劳试验的荷载控制模式有应力控制模式和应变控制模式。而在应变控制的疲劳试验过程中 ,沥青混合料的应力应变状态更符合沥青路面的实际情况。试验得出的弯拉应变与疲劳寿命之间的关系便于应用。运用 MTS81 0材料试验系统 ,进行了 5种级配的沥青混合料的应变控制模式的疲劳试验 ,得出了它们的应变疲劳方程 ,并对疲劳方程进行了比较和分析。研究表明 ,同一应变 (或应变比 )下 ,若干试件的对数疲劳寿命表现为正态分布 ,而且应变、应变比与疲劳寿命分别在双、单对数坐标上表现为直线关系 ;单对数坐标下以应变比表示的疲劳方程较双对数坐标下的以应变表示的疲劳方程稳定 ,而双对数坐标下的疲劳方程更易区分出沥青混合料疲劳性能的优劣 ;应变控制模式下的疲劳试验 ,其它条件相同时 ,沥青混合料的模量越小 ,疲劳寿命越长。     

胶粉/SBS复合改性沥青与SBS改性沥青、橡胶沥青的基本性能比较研究

通过对胶粉/SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青进行沥青性能试验和混合料性能试验,对比分析了三种沥青在软化点、低温延度、针入度等指标上的差异以及混合料性能上的差异。考虑指标性能和成本控制的综合因素,胶粉/SBS复合改性沥青可以有更广阔的应用空间。     

沥青疲劳性能评价指标

为了确定沥青疲劳性能的评价指标,进行了5种沥青(烯烃类、天然沥青类、硬质沥青类、A-70#沥青和SBS沥青)及沥青混合料的室内疲劳性能试验,采用模量衰减到初始值的50%Nf50、累积耗散能比偏离无损直线20%对应的Np20、累积耗散能和疲劳因子G*sinδ 指标,分析各评价指标对加载模式的依赖性和各评价指标之间的区别与联系.结果表明,疲劳因子G*sinδ和累积耗散能无法明确确定沥青的疲劳寿命,不宜作为高模量沥青结合料的疲劳性能评价指标;在相同加载条件下, Np20约为Nf50的0.725倍,建议采用Nf50评价沥青结合料的疲劳性能.      

沥青疲劳特性的研究

受粘弹特性的影响,沥青的疲劳特性具有特殊性.目前已有研究发现沥青具有自愈性,即荷载停止作用后沥青的模量可以慢慢恢复.因此开展不同荷载作用模式下沥青疲劳特性的研究是十分必要的.文中借助于DSR研究了连续加载模式下沥青的疲劳特性,采用4种沥青疲劳评价指标(50%G*,DER,DR,δ)评价了沥青的疲劳特性,研究了沥青的自愈能力.研究表明:沥青的疲劳性能随着应力的增大而降低.当控制应力较大时,模量随着荷载作用次数的增加而减小;当控制应力较小时,出现硬化现象.50%G*,DER,DR,δ这几种疲劳寿命评价指标均存在一定的不足.沥青的自愈性对沥青的疲劳特性有重要影响.荷载停止作用初期,沥青模量的恢复程度较大.当时间足够长时,沥青的模量可以恢复到初始模量,但粘弹比例发生了变化.     

胶粉/SBS复合改性沥青混合料性能研究

为了解决现行SBS改性沥青路面相关技术指标偏低和造价成本高等缺点,采用胶粉与SBS改性剂按不同比例复掺制得复合改性沥青,结合沥青的三大指标、175℃运动黏度以及储存稳定性等指标确定了胶粉与SBS的掺量。并进行了SMA-13型沥青混合料高温车辙试验、低温抗裂试验、水稳定性试验等对比分析SBS改性沥青混合料与胶粉/SBS复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明:掺量为20%胶粉+2.5%SBS时,复合改性沥青的高温稳定性性能和低温抗裂性能是SBS改性沥青的1.24倍和1.34倍。     

SBS与岩沥青复合改性沥青混合料性能评价

为评价SBS和岩沥青复合改性沥青混合料的性能,首先制备不同质量分数(10%、20%、30%)岩沥青的复合改性沥青并对其性能进行评价与分析,然后基于SGC压实效应对沥青混合料配合比进行设计,最后通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡浸水飞散试验,评价四种改性沥青混合料的水稳定性,通过车辙试验和单轴贯入试验评价其高温抗车辙性能,通过低温弯曲小梁试验、疲劳试验分别评价其低温性能和疲劳性能。结果表明:复合改性沥青的性能较好,但不如SBS的性能,仅仅通过普通指标评价其性能是不全面的;复合改性沥青沥青混合料抗水损害性能优于SBS的,但是岩沥青掺量超过30%时,抗水损害性能有所降低;复合改性沥青60℃和70℃车辙动稳定度比SBS的提高均在30%以上,随岩沥青含量增加而增加;复合改性沥青混合料低温性能比SBS的稍微降低,但疲劳寿命均优于SBS;建议复合改性沥青中岩沥青含量不超过20%。     

沥青含量对混合料疲劳极限特性的影响

利用马歇尔试验确定了沥青混合料的最佳沥青含量,采用控制应变的小梁疲劳试验,研究了最佳沥青含量和富沥青含量混合料弯拉劲度模量随应变水平的变化规律,得到了应变水平与荷载作用次数模型,并分析了2种混合料在不同应变水平和轴次下的疲劳特性。分析结果表明:不同应变水平下,2种混合料弯拉劲度模量随荷载作用次数变化规律基本一致,高应变水平下弯拉劲度模量迅速衰减,低应变水平下初始阶段模量明显降低,随后趋于平缓;以弯拉劲度模量降为初始值的一半作为破坏标准,2种混合料疲劳寿命和应变的关系都呈非线性特征,且低应变水平下曲线呈现典型的渐近线趋势,表明2种沥青混合料具有类似的疲劳极限特性;富沥青含量混合料在高应变水平下对疲劳极限特性影响有限,只有当应变水平小于100με时才对疲劳寿命有明显改善;在进行永久性沥青路面沥青层设计时,不能简单通过增加沥青含量减薄沥青层厚度。     

热老化作用下橡胶改性沥青的低温流变性能

为探究老化作用下橡胶改性沥青（AER）及其复合改性沥青（AER/SBS）的低温流变性能，借助常规性能、低温弯曲试验和Burgers模型，研究了在不同老化状态、不同橡胶粉掺量下AER改性沥青及其复合改性沥青的低温流变特性，同时借助红外光谱（FTIR）方法定量分析老化对AER改性沥青官能团的影响，并将其官能团指数和低温指标进行相关性分析. 研究结果表明:在不同老化状态下AER、SBS均可提高沥青低温性能，且短期老化下AER/SBS复合改性沥青的低温性能优于AER改性沥青，长期老化则反之；AER、SBS改性剂均可改善沥青的劲度模量，且AER对沥青劲度模量的影响程度更显著，同时低温指标（劲度模量S、蠕变速率m、劲度模量与蠕变速率之比S/m）与黏弹性指标（松弛时间λ、耗散能比a具有紧密的联系；AER改性沥青的低温性能与脂肪指数I_A和脂肪长链指数I_AL有较高的相关性，且I_A越大其低温性能越好，I_AL则反之.      

多聚磷酸改性沥青流变性能

为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理, 采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响, 基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验, 分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明: 随着PPA含量(质量分数, 后同)的增加, 沥青质含量逐渐提高, 油分(饱和分与芳香分)含量减小, 沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构, 沥青高温性能逐渐增强; PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关, 沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大, 针入度降低最多, 具备更好的高温性能; 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后, 其抗车辙因子分别提高了1.0~8.2、0.8~13.9与2.9~19.7 kPa, 表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能, 增强沥青的弹性特征, 提高其抵抗剪切变形能力; 与单一改性沥青相比, PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显, PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性; 随着PPA含量的增加, 沥青10℃延度逐渐降低, 当PPA含量为1.5%时, 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10℃延度分别下降77%、64%与39%, 表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用, 建议PPA含量不宜超过1.0%;PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS, PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。      

粗橡胶粉SBS改性沥青透水混合料抗水损害性能

排水沥青混凝土孔隙率大,具有良好的排水、降噪功能,但是易发生水损害. 使用粗橡胶粉和SBS（styrene-butadiene-styrene block copolymer）改性剂对基质沥青进行复合改性. 采用冻融劈裂强度比对透水沥青混合料的抗水损害性能进行评价. 研究SBS用量、最大公称粒径、粗橡胶粉用量、级配各筛孔通过率、消石灰用量和沥青用量6个影响因素对透水沥青混凝土抗水害损性能的影响,揭示粗橡胶粉SBS复配沥青混合料的抗水损害机理. 研究结果表明:SBS用量的增加、集料最大公称粒径的增大、消石灰的加入均能提高透水混合料的冻融劈裂强度比;为了获得最佳的水稳定性和良好的经济性,建议SBS与粗橡胶粉的最佳掺量分别为6%和10%,并且通过灰关联分析得出了影响各规格混合料抗水损害性能的关键筛孔.      

胶粉与SBS改性沥青混合料的比较研究

为比较AC-13胶粉改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料的性能差异,通过车辙、小梁弯曲、劈裂、冻融劈裂和浸水马歇尔等室内试验分别对两者的高低温性能、疲劳性能和水稳性能进行了对比。室内试验结果和试验路结果均表明．胶粉改性沥青混合料具有更好的高低温性能、抗疲劳性能和抗水损害性能,能更好地适用于公路路面铺筑,可广泛推广应用。     

橡胶粉复合改性沥青浇筑式沥青混凝土性能研究

为了满足浇筑式沥青混凝土对沥青结合料的特殊性能要求,通过对不同掺加比例的橡胶粉复合改性沥青的性能进行试验分析,确定了最佳橡胶粉掺量,并对橡胶复合改性沥青在不同温度下的粘度进行了测试,以说明橡胶粉加入到浇筑式沥青混凝土中不会影响其施工流动性.分别采用橡胶粉复合改性沥青和岩沥青复合改性沥青作为浇筑式沥青混凝土,在高、低温时,对其性能进行了对比.试验结果表明:采用橡胶粉复合改性沥青作为浇筑式沥青混凝土用沥青结合料,可以达到同等材料使用要求,是可行的.     

废旧胶粉对沥青改性性能的研究

从常规技术指标分析,硫化橡胶粉对沥青的高温性能、低温性能均有改善作用。要达到较好的改性效果需要足够数量的橡胶粉,一般建议掺量为15%~20%。但是胶粉的改性效果与SBS相比还有差距。使用橡胶粉不仅能够降低道路建设成本,也有利于环境保护。     

改性沥青中SBS剂量检测方法(英文)

对3种基质沥青在不同SBS剂量下的性能指标进行了测试,运用灰色关联分析法,以SBS剂量作为参考数列,以改性沥青的性能指标针入度、软化点、延度、弹性恢复、135℃运动粘度作为比较数列,计算了SBS剂量与主要性能指标的关联度,并对关联度进行排序。通过对关联度系数进行归一化处理,计算得到各项性能指标所占的权重,建立了SBS剂量与常规性能指标的关系式,提出了基于多指标的SBS剂量检测方法,并采用已知SBS剂量的样品组对方法进行了验证。分析结果表明:与SBS剂量关联度显著的主要性能指标分别为软化点、弹性恢复、135℃运动粘度;对3种改性沥青采用该方法确定的SBS剂量绝对偏差均在0.15%以内,可见,检测方法可靠。     

胶粉改性沥青的性能研究

对几组不同配方的胶粉改性沥青进行了性能对比研究,确定了最佳搅拌剪切温度、最佳搅拌剪切时间,研究了稳定剂、相溶剂对胶粉改性沥青储存稳定性的影响,对胶粉改性沥青的加工与应用具有一定的指导作用。     

SBS改性沥青混合料损伤模型分析

通过SBS改性沥青混合料的单轴拉伸试验,分析了粘弹性模型与损伤模型的特性,并耦合成粘弹性连续损伤模型;从能量的角度考虑了SBS改性沥青混合料的疲劳损伤特性和损伤效应,并建立了一种与拉伸应变水平相关的疲劳损伤模型。模型与试验吻合较好,可预测不同拉伸应变水平下SBS改性沥青混合料的疲劳寿命。