特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青混合料的动态模量试验研究

在不同温度、加载频率和侧向应力条件下,选取工程常用的AC-13和AC-20混合料,采用SPT试验仪对TLA改性沥青混合料的动态模量进行测试。基于西格摩德模型和时温等效原理,生成沥青混合料动态模量主曲线,分析温度、加载频率和侧向应力对沥青混合料动态模量发展态势的影响。研究结果表明:随着加载频率的增大(温度的降低),TLA改性沥青混合料动态模量单调递增,具体表现为逼近-递增-逼近趋势。相对于侧向应力为0kPa时,140kPa围压条件下TLA改性沥青混合料的动态模量增大,且动态模量的感时性(感温性)降低,因此试验参数选取阶段应考虑围压对动态模量的影响;但随着加载频率的增大,围压对TLA改性沥青混合料动态模量的影响显著性降低。高频(低温)区AC-13和AC-20两种TLA改性沥青混合料动态模量基本重合,表明随着加载频率的增大,沥青混合料类型(最大公称粒径)对动态模量影响的显著性降低。     

温拌剂及沥青类型对混合料动态模量的影响研究

通过不同温度及加载频率下的动态模量试验,研究分别掺入RH型、Evo型温拌剂的基质沥青及SBS改性沥青拌和形成的混合料的动态力学性能。同时根据时温等效原理,确定参考温度下的位移因子,通过Sigmoial函数拟合了温拌基质沥青混合料、温拌SBS改性沥青混合料的动态模量主曲线。结果表明：(1)不同温度及加载频率下,温拌SBS改性沥青混合料动态模量及相位角的分布较温拌基质沥青混合料集中,即温拌SBS改性沥青混合料性能较稳定;(2)由50℃车辙因子、0.01 Hz时参考温度为20℃的动态模量主曲线可知：掺入温拌剂,基质沥青混合料高温性能提高,SBS改性沥青混合料高温性能下降;(3)综合考虑环境保护、力学性能,推荐基质沥青混合料中使用RH型温拌剂,SBS改性沥青混合料中使用Evo型温拌剂。     

SBS改性沥青混合料动态模量粘弹性行为研究

文章对沥青路面常用的3种SBS改性沥青混合料(AC-13、AC-20C和SUP-20)的动态模量进行检测。基于应用时-温等效原理平移生成动态模量主曲线,进而采用西格摩德模型对主曲线进行非线性回归。结果表明,3种沥青混合料的动态模量均随着加载速率的增大而增大,随着试验温度的升高而减小。围压为0k Pa时,SUP-20混合料动态模量在全频范围最大;围压为140k Pa时,AC-13混合料动态模量最小,SUP-20和AC-20C动态模量主曲线基本重合。施加140k Pa围压后,沥青混合料动态模量对温度的敏感性降低;随着加载频率的增大(温度降低),沥青混合料动态模量对围压的敏感性也有所降低。低频(高温)条件下,围压对沥青混合料动态模量影响较大;高频(低温)条件下,对动态模量基本没影响。     

PE/TLA复合改性高模量沥青混合料的结构特性

为研究PE/TLA复合改性高模量沥青混合料的路用性能,采用抗压回弹模量、动态模量、低温弯曲、高温变形及弯曲疲劳试验对PE/TLA高模量沥青混合料结构的各项性能进行验证。结果显示:PE/TLA高模量沥青混合料具有较高的抗压回弹模量和动态模量、良好的高温抗车辙和抗疲劳性能,而低温抗裂性能、水稳定性能略低于SBS改性沥青混合料;PE/TLA高模量添加剂具有较低为温度敏感性,其抗压回弹模量随温度的增加呈缓慢下降趋势,高温累积变形随荷载作用次数增加而显著提高。     

沥青混合料的动态响应影响因素分析

选择3种沥青混合料进行不同试验条件下的沥青混合料性能试验(AMPT),分析了加载频率及试验温度对沥青混合料黏弹性动态响应的影响;并采用Sigmoidal模型,得到了沥青混合料的动态模量移位因子及模型参数,形成并分析了沥青混合料动态模量和相位角主曲线。结果表明,随着加载频率的升高,沥青混合料的动态模量逐渐增大,但温度越高,增加幅度越小;动态模量随着加载频率增大,在较低的温度下(5℃和15℃)符合对数增长关系,在较高的温度下(45℃和55℃)符合线性增长关系,但超过45℃后,不同加载频率的动态模量差异较小。不同加载频率的相位角最大值对应的温度不同,加载频率越低,对应的温度也越低。动态模量主曲线和移位因子可以较好地描述加载频率和试验温度对沥青混合料黏弹性动态响应的影响。在低温高频状态下,矿料级配对沥青混合料动态模量的贡献较大;而在高温低频状态下,沥青逐渐软化,结合料对混合料动态模量的影响更为显著。     

反应型沥青混合料动态模量试验研究

选用AC-13C、AC-20C两种级配对Elvaloy~RET沥青混合料进行配合比设计,对添加Elvaloy~RET改性剂前后的沥青混合料与SBS沥青混合料试件在不同温度和频率下进行动态模量试验,分析比较三种沥青混合料的动态力学性能。结果表明:添加Elvaloy~RET改性剂后,沥青混合料的高温动态模量增大,低温动态模量减小,Elvaloy~RET改性剂能有效改善沥青混合的高、低温性能;与SBS改性沥青混合料相比,Elvaloy~RET沥青混合料高温性能突出,低温性能稍差。     

Sasobit改性沥青混合料动态模量主曲线研究

本文采用简单性能试验机对Sasobit温拌沥青混合料的动态模量进行了测试,分别对比了基质沥青、SBS改性沥青、基质沥青＋3%Sasobit、SBS改性沥青＋3%Sasobit4种沥青混合料不同温度和频率下的动态模量,并建立了相应混合料的动态模量主曲线预估公式,为温拌沥青路面结构设计提供计算参数。     

高模量沥青材料流变性能研究

沥青路面车辙严重影响其服务质量,高模量改性沥青及沥青混合料是改善沥青路面车辙的途径之一。现对特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青、35号硬质沥青以及高掺量SBS改性沥青的流变性能进行了研究,结合3大指标分析发现:TLA、SBS改性均可有效降低沥青标号,使针入度下降至50(0.1mm)以下;3种高模量沥青改性后标号大小关系为:TLAHMB-CSBS;高模量改性沥青的动态模量显著高于基质沥青,以动态模量为评价指标,3种高模量沥青优劣排序为:30%TLA HMB-C5%SBS;CAM模型不仅可以用于预测基质沥青动态模量,同时也能良好应用于高模量改性沥青。     

基于2S2P1D模型的沥青混合料老化前后黏弹性参数演变

沥青混合料的黏弹性性能与温度、时间及其胶结料的状态等参数密切相关,而在路面的使用过程中沥青容易受到老化的影响,进一步影响沥青混合料的黏弹性性能。为了让路面设计过程中的参数更为具体,在实验室内对不同老化状态下的SBS改性沥青混合料进行多个频率及温度下的单轴动态模量试验。采用William, Landel and Ferry(WLF)公式对不同温度下的频率进行时温等效转换,然后基于分数阶模型(2S2P1D模型)建立了动态模量及相位角主曲线,分析老化对沥青混合料黏弹性能的影响特征。研究结果表明:2S2P1D模型能够较好地拟合不同老化状态下的SBS改性沥青混合料的动态模量的数据,相关系数大于0.9;沥青混合料的2S2P1D模型中的玻璃态模量E_g和与粘度相关的β参数随着老化程度的增加显著增大。然而,静态模量E_0、分数阶指数k及h随着老化程度的增加而减小。基于该模型建立的储存模量及损失模量的主曲线表明:低频时老化对于沥青混合料的储存模量及损失模量具有不同的影响,当频率趋近于0时,老化对储存模量的影响基本不存在,但是随着老化程度的加深损失模量会显著增强。     

PR.P高模量沥青混合料的动态模量及疲劳性能研究

针对硬质沥青、岩沥青、湖沥青、PR.P共4种高模量沥青与基质沥青和SBS改性沥青进行动态模量研究。沥青混合料动态模量随加载速度增加、试验温度降低而提高,PR.P改性沥青混合料20℃时的动态模量最低,随着温度的升高,动态模量的优势逐渐体现,达到60℃时PR.P的动态模量显著高于其他混合料。由于考虑常温下沥青混合料较易发生疲劳破坏,而PR.P改性沥青混合料常温下模量较低,利用四点弯曲疲劳,采用归一化劲度次数积最大值所对应的疲劳寿命进行分析,确定PR.P改性沥青混合料疲劳寿命具有一定优势。     

沥青及其混合料自愈合性能试验研究

为了对比分析基质沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青的自愈合性能,并研究沥青种类、愈合环境、破坏程度对混合料疲劳-自愈合进程的影响。通过DSR(动态剪切流变仪)的Time-Sweep(时间扫描)模式测试了沥青复数剪切模量随加载次数的变化,采用愈合指数HI评价沥青的自愈合能力;利用DSC(差示扫描量热仪)测试沥青相态转变过程中的焓变;基于四点弯曲疲劳试验测试了混合料劲度模量随加载次数的变化。研究结果表明:从流变性角度分析,橡胶改性沥青的自愈合性能最好,SBS改性沥青次之,基质沥青最差,随着损伤度的增大,以上3种沥青的自愈合指数呈下降趋势;从分子扩散角度考虑,基质沥青的自愈合能力最小,基质沥青愈合裂缝的能力优于SBS改性沥青及橡胶改性沥青。沥青类型及愈合环境对混合料的愈合进程具有重要影响,提高愈合环境的温度可以加速混合料的愈合,破坏程度的增加对混合料的自愈合具有负面影响。     

TLA改性沥青混合料路用性能研究

随着公路建设的迅速发展,普通沥青已经不能满足高等级公路建设的需要。特立尼达湖沥青(TLA)可以对普通沥青进行物理改性,进而提高沥青混合料的路用性能。以TLA改性沥青混合料与SBS改性沥青混合料进行对比分析,试验结果表明TLA改性沥青可以显著提高沥青混合料的高温稳定性能,对低温抗裂性能、水稳定性、抗渗性能也有所改善,可以应用于我国高等级公路的建设。     

交联聚乙烯改性沥青混合料弯拉疲劳性能研究

通过四点弯曲弯拉疲劳试验,对不同交联聚乙烯掺量的改性沥青混合料在温度、应力比、加载频率等因素影响下的疲劳性能进行研究。结果表明,适量的交联聚乙烯改性剂可改善沥青混合料的疲劳性能,其最佳掺量为5%;交联聚乙烯改性沥青混合料的弯拉强度、疲劳寿命和劲度模量随着温度的升高而降低;随着应力比的增大,疲劳寿命逐渐降低,劲度模量逐渐增大;荷载频率对交联聚乙烯改性沥青路面疲劳性能的影响较大,低频率比高频率更容易产生疲劳破坏。     

国产岩沥青混合料动态模量研究

为了研究岩沥青改性沥青混合料的动态特性,应用简单性能试验机(SPT)测试了不同掺量岩沥青改性沥青混合料在不同温度和荷载频率下的动态模量与相位角,分析频率、温度对沥青混合料动态特性的影响。通过非线性最小二乘法采用Sigmoidal模型拟合沥青混合料动态模量曲线,根据时-温等效原理,确定了沥青混合料动态模量主曲线,结果表明:岩沥青改性沥青混合料可以有效提高混合料的动态模量,改善其力学性能。     

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。     

TLA改性沥青温度敏感性及微观结构研究

为研究湖沥青(TLA)掺量对TLA改性沥青温度敏感性和微观结构的影响,分别对TLA改性沥青(湖沥青掺量分别为0%、15%、25%和35%)进行粘度试验和动态剪切流变(DSR)试验,采用粘温指数(VTS)和复数模量指数(GTS)对TLA改性沥青的温度敏感性进行评价,并采用扫描电镜(SEM)试验对TLA改性沥青的微观结构进行研究。试验结果表明:TLA改性沥青的VTS绝对值随着湖沥青掺量的增加而逐渐增大,当湖沥青的掺量为35%时,TLA改性沥青的VTS绝对值达到3.606,比基质沥青增加了4.43%,说明湖沥青的掺加使得70#沥青的温度敏感性增大。TLA改性沥青结合料内部的存储模量、损耗模量和CNI值均呈现逐渐增大趋势,湖沥青的掺加对TLA改性沥青产生不利影响。当湖沥青的掺量在25%~35%时,基质沥青的结构变化明显,较大的湖沥青掺量使得TLA改性沥青的温度敏感性增大。     

沥青混合料动态模量Hirsch预测模型的验证研究

动态模量可以描述沥青混合料对温度和荷载频率的敏感性,从而可以客观地反映沥青混合料在路面结构中的行为特性。本文对SMA 13、Superpave 20、Superpave 25和ATB 25等4种沥青混合料分别进行了不同温度和荷载频率下的动态模量试验,并利用DSR对混合料中所用的两种沥青胶结料(普通70号沥青和SBS改性沥青)进行对应温度和荷载频率下的动态剪切模量试验,利用试验结果对动态模量Hirsch预测模型进行了验证研究。研究结果表明利用Hirsch模型预测动态模量的精度较好,只是在高温和低荷载频率时预测偏差较大。     

SAC13沥青混合料动态模量梯形梁试验研究

选用70~#基质沥青和SBS改性沥青设计了两种SAC13沥青混合料,使用梯形梁试验方法进行了动态模量试验研究,考察了沥青材料和荷载水平对动态模量及相位角的影响。基于时温等效原理,计算了主曲线移位因子,绘制了动态模量和相位角主曲线,分析了沥青混合料的动态力学性能和黏弹性能;利用非线性数值回归得到了动态模量三维主曲面。结果表明:主曲线能够较为全面地反映沥青混合料的动力学性能,通过改善沥青材料性能可以提高沥青混合料的路用性能;在两点加载模式下,随着应变水平的增加,动态模量减小,相位角增大;应变水平对动态模量和相位角的影响并非恒定,在高温(低频)时,应变水平的影响更加显著;超载会显著加速路面损坏,不仅仅因为荷载超过了路面承载力,而且因为荷载水平的增加降低了路面结构本身的力学性能。     

基于动态模量试验影响因素的灰关联熵分析

利用混合料动态模量参数计算的路面力学响应能更加接近路面对实际交通荷载的响应,能准确反应和评价实际沥青路面的高温性能。而荷载条件、环境温度、试验条件以及沥青混合料自身性质均会对动态模量试验造成影响。本文利用正交试验设计对不同试验温度、沥青用量、试验围压、加载频率、4.75mm筛余、试件厚度的SMA-16改性沥青混合料进行动态模量试验,分析各因素影响规律;运用灰关联熵分析方法,确定各影响因素与沥青混合料动态模量和相位角的关联程度。研究表明:对混合料动态模量指标影响的相对显著程度为:试验温度沥青用量试验围压加载频率4.75mm筛余试件厚度;对相位角指标的相对显著程度为:试验温度沥青用量加载频率4.75mm筛余试验围压试件厚度。     

高模量沥青混合料动态模量分析

针对黄延高速公路扩能工程中沥青路面的设计要求,在试验验证高模量沥青混合料常规路用性能的基础上,对混合料进行动态模量试验分析其综合性能。结果表明,高模量剂对提高沥青混合料高温抗车辙能力效果明显。在高频区域、低频区域高模量剂沥青混合料动态模量均比90#沥青混合料和SBS改性沥青混合料高,即其抗高温或低频加载能力强。