石墨对沥青混合料的性能影响研究

利用马歇尔稳定度以及冻融劈裂试验,单轴压缩回弹模量试验,间接拉伸回弹模量试验以及四点弯曲小梁疲劳试验等,评价和分析了不通石墨掺量改性后的沥青混凝土的路用性能.研究发现：采用连续级配AC-20和间断级配Sup12.5均可获得同时具有优异电学性能和路用性能的沥青混凝土.石墨掺杂沥青混合料的抗水稳定性能力好,间接拉伸模量高,疲劳寿命长,抗高温稳定性能较好,可以作为新型路面在实际工程中应用.     

基于晶胞模型的沥青混凝土微观力学分析

为研究碎石骨料与沥青胶砂间的相互作用并在微观接触和宏观模量间建立映射,基于晶体面心立方结构和应力均布假设,对接触进行一维杆件简化后,对荷载作用下骨料间的接触反力进行数学解析,得到接触刚度与结构模量的关系公式,并在此基础上对沥青混凝土的力学特征进行分析。混合料内的相邻骨料在轴向荷载下会产生同等大小的压缩和拉伸反力,且反力大小与骨料直径平方成正比;因骨料与胶砂的刚度存在差异,混合料在压缩和拉伸时会表现出不同的模量特性;剪应力只在特定方向传递,因而产生了更大的接触反力和变形。计算AC-13、SMA-13、OGFC-13三种沥青混合料在竖向车轮荷载作用下的接触拉应力,结果显示:同等荷载下AC-13沥青混合料的接触拉应力最小,OGFC-13沥青混合料的接触拉应力最大。     

沥青混合料常应力弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC-13、AC-20、ATB-25三种类型沥青混合料试件进行常应力三分点小梁弯曲疲劳试验,分析温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶结料,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;施加相同应力时,低温条件下沥青混合料的疲劳寿命较高温条件下高;而同一应力比时,高温条件下沥青混合料的疲劳寿命较低温条件下高;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

海拉尔寒区SBS改性沥青混合料动态模量分析

为研究内蒙古海拉尔寒区沥青路面面层沥青混合料的力学性能演变规律,对AC-20混合料进行配合比设计,对普通AC-20与SBS改性AC-20沥青混合料进行不同温度和不同加载频率的动态模量试验,分析2种混合料的动态模量随试验温度及加载频率的变化规律,研究时温等效原理下的动态模量及主曲线,建立-10℃动态模量主曲线,预估低温环境下混合料的动态模量。结果表明:AC-20沥青混合料总体动态模量高于SBS改性AC-20沥青混合料,随频率加大,二者的动态模量差增大,-10℃时二者最大模量对数差约为0.390;添加SBS改性沥青混合料较普通AC-20混合料的柔性更佳,低温性能突出,该研究结果可为我国寒区沥青路面设计与应用提供参考。     

高寒地区沥青混合料的弯拉特性试验研究

研究了高寒地区沥青混合料的弯拉特性。基于AC-13、AC-16、SMA-16这3种级配,通过弯曲试验研究了不同温度下,不同油石比对沥青混合料弯曲特性的影响。研究表明:沥青混合料弯拉特性与试验温度、油石比和级配直接相关,随着试验温度的增加,沥青混合料的弯拉强度先增大后降低,弯拉应变增大,劲度模量降低,在高寒地区沥青混合料路面面层设计时应充分考虑常年低温的气候条件对沥青混合料实际弯拉特性的影响;在马歇尔试验确定最佳油石比条件下适当提高沥青的用量,采用粒径较大的级配有利于提高沥青混合料的低温抗裂能力。     

基于剪切力的泡沫温拌沥青混合料成型温度研究

为确定泡沫温拌沥青混合料的压实温度,以发泡后的SBS改性沥青作为胶结料,在不同温度下用旋转压实分别成型Sup-20、AC-13沥青混合料试件,通过分析泡沫温拌和常规热拌沥青混合料在压实过程中剪应力与旋转次数的关系,确定泡沫沥青混合料的成型温度,并采用高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验验证此压实温度下泡沫温拌沥青混合料的路用性能.结果表明:SBS改性泡沫沥青的最佳压实温度为130℃,在130℃下成型泡沫温拌沥青混合料的高温性能、低温性能和抗水损害性能与热拌相当,均满足规范要求.     

基于重复加载蠕变试验的沥青混合料高温稳定性能研究

为了研究车辙随温度和应力改变的变化规律,对AC-13、AC-16和AC-20三种不同级配沥青混合料,在三种温度下进行重复加载蠕变试验,提取多种反映沥青混合料高温变形性能的力学参数,并进一步分析了这些参数在不同温度水平下的变化规律.研究结果表明,随着温度的增加,劲度模量、流动次数和斜率表现出一定的规律性,而永久变形没有明显的规律性;加载应力为0.7MPa、温度为60℃时,劲度模量、流动次数和斜率对于三种不同的混合料区分度最大.     

沥青混合料低温敏感性研究

目前新规范对于沥青混合料低温抗裂性能的评价,推荐采用-10℃温度下的小梁弯曲蠕变试验.为了更全面地评价沥青混合料的低温性能,提出低温敏感性指数,从大量试验结果来看,低温敏感性指数能够有效地、全面地评价沥青混合料的低温性能.     

沥青混合料低温抗裂性能的评价方法

介绍了沥青混合料低温抗裂性能评价的六种方法,即间接拉伸试验、直接拉伸试验、蠕变试验、受限试件的温度应力试验、应力松弛试验和弯曲破坏试验。     

沥青混合料低温敏感性研究

目前新规范对于沥青混合料低温抗裂性能的评价,推荐采用-10℃温度下的小梁弯曲蠕变试验。为了曼全面地评价沥青混合料的低温性能,提出低温敏感性指数,从大量试验结果来看,低温敏感性指数能够有效地、全面地评价沥青混合料的低温性能。     

多年冻土区温度对沥青混合料力学特性的影响

我国多年冻土地区主要分布于青藏高原和大小兴安岭地区,青藏公路自通车以来,由于当地海拔高、太阳照射强烈、昼夜温差大等原因,沥青路面经常发生低温收缩开裂病害。为研究温度对沥青混合料弯拉特性、抗压特性及劈裂特性的影响,分别对3种不同的沥青混合料进行弯拉试验、单轴抗压试验和间接拉伸试验,研究表明:-10℃是3种沥青混合料抗弯拉强度与温度关系曲线的变坡点,最大弯拉应变均随温度的升高而增大且变化率较大,弯曲劲度模量均随温度的升高而减小。多年冻土地区沥青路面设计时需严格控制-10℃下沥青混合料的最大弯拉应变,有必要对强度与模量参数取值进行修正。     

SEAM温拌沥青混合料路用性能研究

为探究SEAM温拌沥青混合料的路用性能与结构设计参数,采用AC-20和AC-13两种级配,设计室内试验测试了3种沥青混合料(70#A热拌沥青混合料、SBS热拌沥青混合料和SEAM温拌沥青混合料)的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗压回弹模量和劈裂强度。试验结果表明,与热拌沥青混合料相比,SEAM温拌沥青混合料表现出优良的高温稳定性,其低温抗裂性、水稳定性和路面结构设计参数均与热拌沥青混合料十分相似,表明其除高温稳定性外的路用性能与热拌沥青混合料大致相当。     

沥青混合料抗裂性能试验分析

通过对大连太平洋、韩国AH-90基质沥青、SBS改性后的改性沥青及分别在这几种沥青中加博尼维聚酯纤维得到七种沥青种类,并在同一矿料级配AC-16C条件下所形成七种沥青混合料进行低温弯曲蠕变、间接拉伸室内试验得到的代表低温性能参数对比分析,来检验这七种沥青混合料在寒区高等级路面应用的可能性。     

50%掺量RAP面层沥青混合料性能研究

高掺量(50%)RAP混合料的研究相对较少,且目前仍对高掺量RAP混合料的性能存在忧虑,考虑到其用于沥青路面面层混合料中显著的经济优势和环保功能,以AC-13(原样)和AC-20(原样)作为对照组,采用APA、汉堡轮辙仪和冻融劈裂试验、间接拉伸试验分别评定AC-13(+50%RAP)的抗车辙性能、水稳定性和低温抗裂性。AC-13中掺入50%RAP后:APA试验表明,高温性能降低,进而进行汉堡轮辙仪试验,显示高温性能有明显提高,更符合理论预估结果;汉堡轮辙仪和冻融劈裂试验均表明,水稳定性能提高;间接拉伸试验显示,临界开裂温度有所升高,升高幅度为3.9℃,即低温性能有所降低。采用梁的弯曲疲劳试验对比评定AC-20(原样)和AC-20(+50%RAP)的疲劳性能,显示二者疲劳性能基本相当。     

基于正交试验方法的细集料沥青混合料动态模量研究

采用正交试验方法分析集料类型、加载频率、温度、紫外老化、水损害对细集料沥青混合料动态模量的影响。同时对比间接拉伸和三点弯曲动态模量,分析了不同动态模量测试方法的相关性。结果表明:各因素对细集料沥青混合料动态模量影响顺序为:环境温度频率集料类型;间接拉伸和三点弯曲动态模量具有很好的相关性。     

寒区沥青混合料弯拉特性研究

结合寒冷地区年平均气温低、大温差等气候特点,采用室内弯曲试验,研究温度、公称最大粒径、沥青种类、油石比对沥青混合料弯拉性能的影响及其作用规律。研究结果表明,在五种试验温度下,抗弯拉强度曲线存在两个关键点温度,-10℃和15℃;在低温情况下,两种公称最大粒径相比,AC-13的劈裂强度较AC-16大;在6.0%～7.0%之间存在对应于抗弯拉强度达到最大值时的油石比;SBR改性沥青混合料低温性能优势明显。     

基于时-温转换原理的冒雨施工沥青混合料劈裂回弹模量主曲线研究

室内成型2组试件(经历和未经历短期老化)、路面钻取2组芯样(正常施工、遇雨施工),对4组试件的体积参数和劈裂回弹模量(5个温度水平、6个频率水平)进行检测,采用时-温等效原理生成AC-20混合料劈裂回弹模量主曲线,并对4组试件20℃主曲线进行对比分析。研究表明,采用室内短期加速老化试验模拟拌和楼加热拌和过程对沥青的老化是可行的;随着加载频率的增大,混合料劈裂回弹模量对加载频率的敏感性和依赖性降低;沥青混合料施工过程突遇下雨天气,体积参数虽能够满足规范要求,但混合料劈裂回弹模量大幅降低,力学性能下降;由劈裂回弹模量西格摩德模型知,混合料劈裂回弹模量(20℃温度,10 Hz加载频率)降低42.5%。建议,对于沥青混合料施工过程应密切关注天气变化,及时调整拌和楼生产状态,突遇下雨工况保证立即停止施工。     

基于灰关联分析的环氧沥青混合料抗弯拉性能研究

通过对沥青混合料开裂机理的分析,采用能综合反映沥青混合料强度和变形特性的弯曲应变能密度临界值作为环氧沥青混合料抗弯拉性能的评价指标.在M TS810材料试验机上进行不同温度条件下环氧沥青混合料的小梁弯曲试验.采用灰色关联分析法分析了不同温度条件下环氧沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变及弯曲劲度模量等指标与混合料弯曲应变能密度临界值的相关联程度.研究表明,与弯拉强度、临界弯拉应变相比,弯曲应变能密度临界值能较为科学地评价环氧沥青混合料的抗弯拉性能;弯曲劲度模量与应变能密度临界值指标的关联性较差,因此,弯曲劲度模量作为环氧沥青混合料抗弯拉性能评价指标还有待于进一步研究.     

新型改性沥青混合料路用性能研究

为了探究Thiopave新型改性沥青混合料的路用性能,选取AC-13C型级配,分别加入AH-70沥青、SBS改性沥青与Thiopave新型沥青混合料完成车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲等试验。统计对比分析各类沥青混合料的高温稳定性、抗水损害能力、低温抗裂性能等指标,评价路用性能,结果表明,温拌Thiopave沥青混合料高温稳定性、抗水损害能力、低温抗裂性能均达标且路用性能优良。     

改性沥青对沥青混合料的影响

利用沥青混合料车辙、间接拉伸、小梁弯曲和冻融劈裂试验,通过重交沥青和不同PG等级的SBS改性沥青对SMA-16混合料的力学性能测试,表明改性后的沥青混合料性能要优于非改性沥青,其中PG64-34对沥青混合料有较低的温度敏感性,更适于东北寒冷地区.