纤维沥青混凝土的动态参数试验研究

通过动态抗压试验和动态劈裂试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的动态性能参数。选用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件和马歇尔试件,每种纤维掺量制作4个试件,在MTS810材料试验机上进行试验。通过试验确定不同纤维掺量沥青混凝土的动态抗压模量和劈裂回弹模量,对纤维沥青混凝土的动态性能机理进行了分析,并且讨论了动静态抗压模量之间的关系以及纤维掺量与动态模量之间的关系。结果分析表明,加入纤维后的沥青混凝土表现出与普通沥青混凝土相似的动态响应规律,沥青混凝土的动态模量与纤维掺量之间存在较好的相关性,适量的加入纤维会改善沥青混凝土的动态模量等主要动态参数,从而有效增强其综合路用性能。根据动、静态分析结果的基础上给出此种聚酯纤维沥青混凝土的合理纤维掺量在0.20%~0.25%之间。     

纤维掺量对沥青混凝土抗压回弹模量的影响分析

为了研究纤维掺量对沥青混凝土的抗压强度和回弹模量的影响,选用5种聚酯纤维掺量沥青混凝土的圆柱体试件在M TS810材料试验机上进行单轴静压试验,试验温度为20℃。分析了沥青混凝土的抗压强度和回弹模量随纤维掺量变化的规律以及纤维的作用机理,同时对回弹模量取值的合理性进行了探讨。结果表明,沥青混凝土的力学性能对纤维的掺量反映敏感,适量地加入纤维会改善沥青混凝土的抗压强度和回弹模量。根据试验分析结果确定纤维的合理掺量范围为0.2%~0.25%,纤维掺量为0.3%的回弹模量合理取值有待深入研究。     

聚氨酯复合改性沥青的制备与性能研究

为改善聚氨酯（PU）改性沥青的性能，实现其在道路工程领域的应用，将PU、岩沥青（RA）和基质沥青（BA）按照自定的室内工艺流程制备得到PU复合改性沥青，并探讨了制备工艺参数的适宜性。采用针入度、软化点、延度和旋转黏度试验优化了PU和RA的掺配方案，基于胶体理论分析了PU复合改性沥青的温度敏感性；利用动态剪切流变（DSR）和弯曲梁流变（BBR）试验研究了PU复合改性沥青的高、低温流变性能，应用多应力重复蠕变（MSCR）试验评价了PU复合改性沥青的抗永久变形能力，确定了PU复合改性沥青的PG分级温度；借助扫描电镜（SEM）试验观测了PU复合改性沥青的微观结构；通过红外光谱（FTIR）试验推断出PU与沥青发生的主要化学反应。结果表明：当RA添加量为5%时，随着PU添加量从1%增加到5%，PU复合改性沥青的针入度、软化点和延度分别提高了42%、4%和19%；当PU添加量为5%时，随着RA添加量从5%增加到15%，PU复合改性沥青的软化点增大了17%，但针入度和延度分别下降了64%和138%；添加3% PU、15% RA和5% PU、15% RA的复合改性沥青的PG高温等级均能达到82℃，添加5% PU、5% RA的复合改性沥青的PG低温等级为-22℃，说明添加PU改善了沥青的低温流变性能，而添加RA提升了沥青的高温流变性能；BA，PU和RA界面之间相容性良好，证明了所研究的制备工艺的合理性；在PU复合改性沥青内部存在异氰酸根和BA中芳香族化合物发生的加成反应，PU中的不饱和键与沥青中S—S键发生的交联反应，以及所形成的交联网状结构提高了PU复合改性沥青的抗低温变形能力。     

纤维沥青混凝土的低温抗裂机理研究

作为沥青混凝土纤维加强筋．聚酯纤维能够很好地提高沥青混凝土路面的力学性能。通过不同纤维掺量的沥青混凝土在不同温度下的试验研究．对其低温抗裂机理进行了分析，在劈裂试验的基础上提出了最佳纤维掺量。     

纤维掺量对聚酯纤维沥青混凝土韧性的影响

为了研究纤维掺量对沥青混凝土变形性能的影响,选用纤维掺量分别为沥青混凝土总质量的0、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%的马歇尔试件,在MTS810材料试验机上进行劈裂试验,试验温度为15℃,分析了劈裂试验结果随纤维掺量变化的规律,应用无量纲的韧性指数和劈裂强度评价纤维沥青混凝土的变形性能。研究结果发现,纤维的加入没有显著增大沥青混凝土的劈裂强度,但其韧性得到明显的改善,反映出材料的抗变形能力得以增强,韧性指数能够作为评价纤维沥青混凝土变形性能的指标,根据劈裂强度给出聚酯纤维改善沥青混凝土变形性能的合理掺量约为0.20%。     

温拌再生沥青混合料路用性能关键因素影响分析

为了弄清各因素对温拌再生沥青混合料(WRAM)的路用性能影响,选择3种回收沥青路面材料(RAP)掺量(20％,30％和40％)和2种类型(DAT和S-Ⅰ)温拌剂,并就WRAM再生剂使用与否进行路用性能试验研究,采用方差分析关键因素(RAP掺量、温拌剂类型和再生剂使用与否)对路用性能的显著影响.试验结果表明,无论是否使用再生剂,随着RAP掺量增加,WRAM的动稳定度DS增大,最大弯拉应变εm及冻融劈裂抗拉强度比TSR均减小.使用再生剂WRAM的εm和TSR均满足规范要求;未使用再生剂时,仅RAP掺量为20％的WRAM的εm满足规范要求,TSR不满足规范要求.相同的温拌剂及RAP掺量时,与未使用再生剂相比,使用再生剂的DS减小、εm和TSR均增大.相同RAP掺量时,无论是否使用再生剂,与添加S-Ⅰ温拌剂WRAM的DS,εm和TSR相比,添加DAT温拌剂的均增大.方差分析结果表明,温拌剂类型和RAP掺量对DS有显著影响,RAP掺量和再生剂使用与否对εm有显著影响,再生剂使用与否对TSR有显著影响.据此分析得出,针对不同路用性能指标,进行WRAM的配合比设计时需要考虑各因素的显著影响.     

纤维沥青混凝土的等效劲度模量

根据复合材料细观力学理论探讨了低温条件下纤维沥青混凝土的等效劲度模量的分析方法。应用Y．H．Zhao和G．J．Weng提出的纤维增强复合材料的等效模量公式，计算了具有不同纤维掺量的沥青混凝土在不同温度状态下的等效劲度模量，对计算结果与劈裂试验结果进行了比较和误差分析。从温度、纤维掺量和纤维性状3个方面分析误差产生的原因，其中温度为主要影响因素，而纤维本身的性能对结果误差基本没有影响，根据误差分析结果提出计入温度影响的纤维沥青混凝土等效模量公式，通过修正公式计算得到的结果与试验结果取得较好的一致性。     

纤维沥青混凝土的粘弹性分析

为了研究纤维沥青混凝土的粘弹性能,制作5种20个聚酯纤维沥青混凝土圆柱试件,在MTS810材料试验机上进行单轴静压蠕变试验,试验温度为45℃。根据粘弹性力学理论,采用"四单元五参数"模型(修正的Bugers模型)模拟纤维沥青混凝土的粘弹性能,其参数值由试验数据的数值拟合获得,提出了计入纤维掺量的"四单元五参数"粘弹性本构模型。应用该模型模拟了试验的加载过程,分析了纤维掺量对沥青混凝土粘弹性的影响。结果表明:不同纤维掺量下沥青混凝土的蠕变变形增量不同,但变化规律与普通沥青混凝土是一致的;粘弹性模型计算的纤维最佳平均用量为0.18%,试验结果为0.20%,两者基本接近,因此,本研究提出的粘弹性模型可作为理论研究和材料设计的参考。     

改性沥青疲劳破坏判定指标适用性

采用Malvern动态剪切流变仪, 在应力/应变2种荷载控制模式下对90#基质沥青、SBS改性沥青、岩沥青改性沥青、胶粉改性沥青、岩沥青/SBS复合改性沥青和岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CRCMA)进行了时间扫描疲劳试验; 采用5种疲劳失效定义方式确定了改性沥青疲劳寿命; 使用统计学分析方法评价了改性沥青疲劳破坏判定指标的适用性; 采用推荐指标对比分析了改性沥青的疲劳性能。研究结果表明: 基于归一化动态模量确定的指标独立于荷载控制模式和沥青种类; 基于相位角和累积耗散能比确定的指标显著依赖于改性沥青种类和荷载控制模式, 且不具备普适性; 基于耗散能变化率确定的指标仅适用于应力控制模式的疲劳寿命判断; 基于简化耗散能变化率确定的指标受沥青种类影响较小, 对本研究所有试验沥青均具有较好的疲劳寿命评价效果; 归一化动态模量和简化耗散能变化率确定的指标在应力/应变控制模式下的相关系数高达0.94, 平均绝对误差低于20%, 展现出了较好的相关性及等效的疲劳寿命排序结果, 由于其计算简单, 定义明确, 因此, 推荐其作为时间扫描疲劳试验中检测沥青疲劳失效的判定标准; 采用推荐指标对本研究试验沥青的疲劳寿命排序可知, 添加18%胶粉和5%岩沥青的RA/CRCMA在应力/应变2种控制模式下均展现出较优的抗疲劳性能。      

纤维沥青混凝土的回弹模量试验研究

聚酯纤维沥青混凝土以其良好的路用性能得到人们广泛的认可,但纤维路面的设计参数尚不丰富。本文对5种纤维掺量沥青混凝土的圆柱体试件进行了静态无侧限单轴压缩试验研究,对抗压强度与回弹模量等设计参数的试验数据进行了分析,建立了回弹模量与纤维掺量的回归方程。试验结果表明,随着纤维掺量的增加,抗压强度与回弹模量均呈现出先增大后减小的趋势,并且分别在纤维掺量为0.2%和0.25%时达到最大值,由此可得出聚酯纤维沥青混合料的最佳纤维掺量应该在0.2%~0.25%之间。