SBS改性沥青黏层抗剪性能试验研究

摘要：SBS改性沥青黏层是近年来高等级公路沥青混合料层层间结合常用材料。通过室内直剪、斜剪和拉拔试验对几种不同类型的SBS黏层材料的界面黏结性能进行了研究。试验结果显示,随温度升高,黏层抗剪强度降低,在60～70℃区间时直剪试验强度降幅为是斜剪试验的6倍。SBS改性沥青洒布量达1．8～2．0kg／m2时,试验抗剪强度出现峰值。保持沥青用量不变,碎石撒布量在55％时,出现抗剪强度峰值。     

沥青路面超薄磨耗层层间粘结强度试验分析

结合青银高速公路预防性养护工程,文中研究了超薄磨耗层路面层间粘结性能,明确了超薄磨耗层路面层间粘结强度的最佳试验温度。通过直剪试验、斜剪试验及拉拔试验,系统分析了SBS改性沥青用量、碎石用量及试验温度对SBS粘结防水层强度的影响。结果表明,SBS改性沥青洒布量为1.4~1.6kg/m2、单粒径碎石撒布量为55%时,粘结防水层的力学性能最优。     

层间粘结性能对沥青路面抗剪强度的影响

比较了不同改性剂掺量的SBS改性沥青的技术指标,并采用直剪试验和45°斜剪试验比较了其作为层间粘结材料的抗剪强度,提出了抗剪强度高且适于施工的改性剂掺量;同时比较了粘层沥青洒布量为0、1.2、1.5、1.8、2.1kg/m2时的抗剪强度,提出了1.8kg/m2是层间最佳的洒布量。用GTM试验法比较了沥青路面结构在热接、冷接状态时的层间抗剪强度。     

UHPC直剪性能试验与直剪承载力计算方法

针对超高性能混凝土（UHPC）直剪性能研究较为缺乏的现状,开展24个“Z”形UHPC整体浇筑试件和24个“Z”形UHPC平接缝试件（用高压水凿毛先浇界面）的直剪试验,以得到钢纤维特性以及浇筑方式对UHPC （直剪）初裂强度、峰值强度、破坏模式以及直剪承载力的影响;并基于试验结果及UHPC细观本构模型开展了UHPC直剪承载力的理论分析研究。结果表明：无纤维UHPC整体试件和钢纤维掺量未超过3.0%的平接缝试件直剪破坏模式均为脆性破坏,纤维掺量达到2.5%的整体试件具备剪切延性破坏的特征;纤维掺量达到2.5%的平接缝试件界面处新老UHPC结合紧密;整体界面和平接缝界面直剪的初裂强度与峰值强度均随纤维掺量增加而显著增加,且峰值强度随纤维掺量几乎呈线性变化;纤维形状与长径比对整体界面初裂强度和峰值强度的影响不大,对平接缝界面则长纤维优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;整体界面和平接缝界面直剪的峰裂比（峰值强度与初裂强度之比）为103.5%~166.7%,整体界面峰裂比均显著大于纤维掺量相同的平接缝界面,2种界面的峰裂比均随钢纤维掺量增加而增加。建立了平接缝界面与整体界面直剪峰值强度之比η（简称直剪强度比）与纤维特征参数λ_f之间的高精度拟合公式。此外,还分别提出了高精度的UHPC整体界面和平接缝界面的直剪承载力计算公式。     

聚氨酯-沥青混合料层间黏结材料性能与选择

聚氨酯是一种可在常温下固化形成强度、性能优异的树脂类材料,越来越多的研究尝试将聚氨酯应用到路面工程中。实现这一目标,必须解决聚氨酯混合料层与沥青混合料层黏结力不足的问题。为此选用聚氨酯胶黏剂、聚合物防水黏结料及SBS改性沥青3种黏结料,借助45°斜剪试验与拉拔试验,对其与聚氨酯-沥青混合料层间黏结适配性展开研究。结果表明:在3种黏结料用量分别0.6kg/m²、0.6kg/m²和1.2kg/m²时,层间抗剪强度和抗拉拔强度达到最大,使用聚氨酯胶黏剂的层间抗剪强度与拉拔强度分别为2.05 MPa与1.28 MPa,为另2种黏结料对应强度的1.8倍以上;聚氨酯胶黏剂与聚合物防水黏结料的温度敏感性较低,在60℃时,2种黏结料层间抗剪强度分别为0.20MPa与0.09MPa,拉拔强度分别为0.08MPa与0.04MPa,大于SBS改性沥青0.04MPa的抗剪强度以及0.02MPa的拉拔强度。     

煤矸石与土工布的界面摩擦特性试验研究

以煤矸石为填料,土工布为筋材,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了土工布与煤矸石间的界面摩擦特性,获得了不同压实度煤矸石与两种土工布(PES 100-50、PES-PP 100-50)间的直剪和拉拔界面强度及摩擦系数.试验结果表明:煤矸石与土工布的直剪和拉拔剪应力与位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型,而拉拔试验曲线为软化型.两种土工布与煤矸石的直剪界面强度和拉拔界面强度均随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型；两种土工布与煤矸石间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数为0.86～1.50,拉拔摩擦系数为0.43～1.16.     

混凝土桥面碎石防水粘结层配比优化设计

为使水泥混凝土桥面SBS同步碎石防水粘结层在25℃修正强度最大化,首先采用桥面温度模型对气温、桥面及防水粘结层处温度差异性进行对比;其次,对该防水粘结层强度最大化配比设计及其粘结、抗剪强度对不同温度条件敏感性进行分析。研究表明:层间强度对温度极为敏感,同一气温对应的粘结层处温度及桥面温度下检测的强度将分别下降38%、80%,因此应采用防水粘结层处温度作为强度检测条件。建立的粘结、直剪、扭转剪切强度回归模型与试验检测结果相关系数达0.94,并通过强度修正系数Ki以及P25强度修正模型将不同温度下强度修正为25℃时防水粘结层强度值,最后,确定在标准条件下1.5kg/m2SBS改性沥青与13kg/m210～15mm碎石时防水粘结层修正强度达到最大。     

煤矸石与土工布的界面摩擦特性试验研究

以煤矸石为填料,土工布为筋材,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了土工布与煤矸石间的界面摩擦特性,获得了不同压实度煤矸石与2种土工布（PES100—50、PES—PP100—50）间的直剪和拉拔界面强度和摩擦系数。试验结果表明：煤矸石与土工布的直剪和拉拔剪应力和位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型,而拉拔试验曲线为软化型。2种土工布与煤矸石的直剪界面强度和拉拔界面强度均随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型;2种土工布与煤矸石间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数为0．86～1．50,拉拔摩擦系数为0．43—1．16。     

基于摩擦力修正的钢桥面刚性铺装环氧树脂黏结层抗剪性能研究

为了研究钢桥面刚性铺装环氧树脂黏结层抗剪性能,通过多角度斜剪试验测试不同工况下的层间抗剪强度。基于摩擦力修正对试验数据进行处理,分析受剪角度、温度对环氧树脂黏结层抗剪强度,以及正应力与剪应力之间的数值关系。结果表明:由于摩擦力的存在,试验得到的名义抗剪强度大于实际抗剪强度,需要考虑基于摩擦力进行修正;考虑摩擦力修正后的环氧树脂黏结层正应力与剪应力在所有试验温度下均存在良好的线性关系,符合摩尔-库仑理论;环氧树脂黏结层抗剪强度随温度升高降幅明显,随受剪角度增大则降幅较小;在剪切角度变大的过程中,摩擦系数充当了阻碍抗剪强度降低的作用,摩擦系数如果过大,将导致计算出的名义抗剪强度偏高,错误评价黏结材料抗剪性能,因此在试验中应尽可能消除摩擦力的影响。     

沥青路面下封层力学响应及抗剪强度试验

针对沥青路面下封层因层间接触条件和粘结性能不良而导致薄沥青面层易出现滑动、推移等早期破坏的问题,采用BISAR 3.0程序计算分析了层间不同接触状态时的下封层剪应力分布,并选用70#道路石油沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青3种下封层粘结材料与不同粒径、不同撒布量的集料铺筑下封层试验段,对试验路芯样进行不同温度下的直剪试验,并应用数据分析软件Origin 8.0分析了封层层间抗剪强度的影响因素,进而确定了封层SBS改性沥青最佳洒布量为1.7~2.0 kg.m-2、石料适宜粒径为5~10 mm、最佳覆盖率为40%~50%。结果表明:良好的层间处治能够大幅提高沥青路面疲劳寿命,防止夏季高温时行车荷载作用下路面层间出现滑移而导致的结构性破坏。     

复合改性沥青桥面防水涂膜的性能研究

采用湖沥青(TLA)与SBS改性沥青制作复合改性沥青,用于桥面防水涂膜。通过剪切试验、拉拔试验与透水性试验研究了复合改性沥青防水涂膜的性能。结果表明:复合改性沥青的常温(20℃)抗剪强度随材料用量的增加呈抛物线规律变化,其最佳用量为1.2kg/m2;随着TLA掺配比例的增加,复合改性沥青的常温抗剪强度先增大而后减小,高温(50℃)抗剪强度逐渐增大。综合考虑常温与高温抗剪性能,确定TLA的最佳掺配比例为20%;与SBS改性沥青相比,复合改性沥青的常温拉拔强度略小,但高温拉拔强度明显增大;复合改性沥青与SBS改性沥青均满足不透水性要求。因此,复合改性沥青用于桥面防水涂膜性能优良,可优先选用。     

格宾网加筋煤矸石的直剪试验研究

以格宾网为筋材,以不同压实度的煤矸石为填料,进行了加筋煤矸石的直剪试验,获得了不同压实度煤矸石与格宾网间的直剪摩擦系数。试验结果表明：煤矸石与格宾网的直剪剪应力和位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型。格宾网与煤矸石的直剪界面强度随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型;格宾网与煤矸石间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数大于1;加筋格宾网后,煤矸石的直剪强度得到了提高,主要是通过提高内摩擦角来实现的。     

混凝土桥面防水粘层材料最佳用量与层间抗剪强度分析

为研究混凝土桥面板防水粘结材料最佳用量和层间抗剪强度,选取3种典型的桥面板表面纹理及3种防水粘层材料,通过直接剪切试验分别确定不同防水粘层材料与不同纹理混凝土桥面板组合时的防水粘层材料最佳用量及层间抗剪强度.试验结果表明,防水粘层材料最佳用量随桥面板表面纹理的丰富程度而提高,露石界面的防水粘层材料的最佳用量较大;对于3种类型表面纹理,常温下丙烯酸酯类防水粘层材料的层间抗剪强度大于SBS改性沥青和SBR改性乳化沥青的;对于同种防水粘层材料,露石界面的层间抗剪强度最大;温度对层间抗.剪强度影响显著,当试验温度由25℃上升到60℃时,3种界面的层间抗剪强度均有大幅下降,但露石界面的层间抗剪强度随温度变化的敏感性较小.     

庞庄煤矿煤矸石抗剪强度变化规律试验研究

通过直剪试验,得到了煤矸石抗剪强度随压实度变化的规律以及在压实度为95 %时的煤矸石与粘土混合料的抗剪强度随煤矸石含量变化的规律,提出了混合料中煤矸石含量为50 %~60 %时可取得较好的抗剪效果,可在路基工程中应用。     

室内沥青混凝土路面层间抗剪强度试验方法研究

半刚性基层沥青混凝土路面结构作为我国最主要的高等级路面结构类型,沥青面层和半刚性基层之间的黏结状态是决定沥青混凝土路面结构耐久性的关键,但目前我国还没有统一的用于评价沥青混凝土路面层间黏结状态的标准试验方法。在借鉴国外剪切试验方法的基础上,借助MTS设备,利用自行设计的直剪试验和45°斜剪试验仪器,通过大量室内试验研究,分析了试验温度、荷载加载速率、试件干湿状态等对沥青面层和半刚性基层之间层间抗剪强度的影响,结合实际试验的可操作性,提出了室内标准直剪和斜剪试验方法,并提出采用考虑95%保证率下的抗剪强度和单位抗剪强度双重指标进行试验数据结果处理的方法,为科学研究和工程检测提供参考。     

经编土工格栅加筋煤矸石的筋土界面特性试验研究

以煤矸石为填料,经编土工格栅为筋材,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了经编土工格栅与煤矸石间的界面摩擦特性,获得了不同压实度煤矸石与经编土工格栅间的直剪和拉拔界面强度和摩擦系数,并进行了对比分析。试验结果表明：经编土工格栅加筋煤矸石的直剪和拉拔剪应力和位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型,而拉拔试验曲线为软化型。经编土工格栅与煤矸石的直剪界面强度均随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型;经编土工格栅与煤矸石间有良好的拉拔摩擦特性。     

泥土污染对复合式路面界面层性能影响的试验研究

利用MTS万能试验机,采用45°斜剪切试验和拉拔试验研究泥土污染物对复合式路面层间粘结性能的影响。试验分别在饱水和干燥条件下进行。试验结果表明:界面层保持洁净对保证复合式路面层间的整体性有重要作用,泥土污染量越大,层间抗剪和拉拔强度越低,且降低幅度随着泥土剂量的增加逐渐增大;在相同泥土污染量条件下,随着温度升高,层间抗剪和拉拔强度同样降低,且在饱水状态下,界面层层间抗剪和拉拔强度比干燥状态降幅更大。     

直拌式SBS改性沥青及混合料路用性能研究

为评价直拌式SBS改性沥青及其混合料路用性能,通过相容性、高低温性能及温度敏感性试验,确定了直拌式SBS改性剂的最佳掺量。基于1/3比例尺路面加速加载试验机,对直拌式SBS改性沥青混合料的高温性能进行了试验研究,并与商用成品SBS改性沥青混合料进行了对比。结果表明:当直拌式SBS改性沥青的改性剂掺量为6%时,直拌式SBS改性沥青具备最优的高低温性能和良好的弹性变形能力。直拌式SBS改性沥青混合料车辙深度较商用成品SBS改性沥青混合料降低了18.2%,高温抗塑性流动变形能力增强,提高了路面的耐久性。     

桥面防水黏结层材料性能优选及工程应用

防水黏结层材料性能直接影响桥面铺装结构的整体性和使用耐久性。基于弹性层状体系理论分析了桥面铺装结构内部最大剪应力分布规律;依托太原二环高速公路桥面铺装工程,监测了防水黏结层服役温度与气温的变化规律;基于斜剪试验,测定了SBS改性沥青、环氧改性沥青、氯丁胶乳涂料、AR改性沥青碎石4种防水黏结层在0℃、45℃下的抗剪强度;结合防水黏结层施工工艺,提出施工关键环节技术要求。结果表明:防水黏结层材料弹性模量对其承受的最大剪应力影响较为显著,而厚度影响较小;防水黏结层材料服役温度的合理确定,宜介于当地最高气温加10℃、当地最低气温减2℃的范围;4种防水黏结层抗剪强度差异性较大,橡胶改性沥青碎石在0℃、45℃试验条件下其抗剪强度相对较高(分别为3.44MPa、0.65MPa),宜在温差相对较大地区推广使用。     

土工合成材料界面直剪摩擦试验研究

该文通过土工合成材料与不同填料的直剪摩擦试验,研究土工合成材料的界面特性。并探讨了在直剪试验中,剪切速度对剪应力峰值强度的影响。