基于抗压回弹模量和动态模量的沥青路面设计参数研究

针对不同设计规范选取抗压回弹模量和动态模量作为设计参数进行沥青路面设计,通过测试AC-13、SMA-13和Sup-20三种级配的沥青混合料试件的抗压回弹模量和动态模量,对其优缺点进行对比分析,研究不同温度及荷载作用频率对动态模量的影响,并对参考温度下的动态模量主曲线进行回归。结果表明：相同温度下的抗压回弹模量值仅对应于某一缩减时间下的动态模量值,因此动态模量能更全面地反映沥青混合料不同荷载作用下的力学性能。     

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。     

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。     

高模量沥青混合料动态模量及其主曲线研究

为了指导高模量沥青混凝土的设计和应用,采用简单性能试验机(SPT)测试了两种不同掺加剂(ZQ-2和ECB)的高模量改性沥青混合料的动态模量,根据时间-温度置换原理,利用非线性最小二乘法拟合得到了参考温度下的动态模量主曲线,并应用其预测了两种高模量沥青混合料的高低温性能,最后与抗压回弹模量进行对比分析。结果表明:高模量沥青混合料的动态模量依赖温度和频率的变化;ZQ-2高模量沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗变形能力均优于ECB高模量沥青混合料;抗压回弹模量对应于频率较低时(0.01~0.1 Hz)的动态模量,采用动态模量进行沥青路面设计更合理科学。     

高劲度模量沥青混合料力学性能试验研究

通过测试几种高劲度模量混合料在不同温度下回弹模量、动态模量和劲度模量,比较其高劲度混合料的性能,得出测试的高劲度模量混合料的回弹模量明显高于一般的沥青混合料;掺加一定比例外加剂PR.M可以提高沥青混合料的回弹模量;20℃劲度模量试验结果表明,橡胶沥青混合料劲度模量最高,硬质沥青、SBS改性沥青劲度模量相当,橡胶沥青混合料ARAC20达到了高劲度模量沥青混合料标准。     

动态回弹模量滞回曲线形态参数研究

动态回弹模量的滞回曲线是动态加载作用下混合料的荷载和变形曲线,可反映沥青混合料内部应力应变状态随荷载和温度等的演变规律。基于黏弹理论可确定滞回曲线的3种形态参数:长轴斜率k、椭圆离心率e、滞回曲线面积S,分别表征沥青混合料的动态回弹模量、黏滞性及耗散能。并由此进行不同温度、荷载的动态回弹模量试验,结果发现:随温度升高SBS与70#沥青混合料形态参数存在较大差异,且其变化曲线均在15~20℃出现明显拐点;随荷载级位变大k,S呈一定的变化规律但e值基本不变。表明:(1)相对级配而言,沥青品质对混合料性能影响更大,而黏滞性与荷载大小无关;(2)在15~20℃间沥青混合料的力学性能差异较大,对温度的敏感性较高;(3)不同的滞回曲线形态参数取值体现了沥青混合料间的性能差异,可以采用3种形态参数对沥青混合料的黏滞性、耐疲劳性等基本力学性能进行评价。最后,基于试验曲线的变化规律,建立了回弹模量的应力依赖性模型,可反映不同应力水平条件下沥青混合料的响应行为,且预测结果较接近真实状态;基于Miner线性损伤准则,推导了变荷载累积耗散能预估方程,并建立了基于能量耗散理论的疲劳方程,可以通过动态模量试验得到的形态参数S对混合料疲劳性能进行预测。     

掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量试验研究

采用顶面法测试了掺RAP的水泥乳化沥青混合料中不同油石比、RAP掺量、水泥掺量、压实度和温度5个因素对其抗压回弹模量的影响。研究结果表明:掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量随乳化沥青油石比的增大而降低;抗压回弹模量随温度升高呈线性降低;抗压回弹模量随水泥用量的增大而增大,推荐水泥掺量为3%;混合料抗压回弹模量随着RAP掺量的增大而增大,建议RAP掺量控制在50%范围以内;压实度对添加RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量的影响显著。     

温度对不同种类沥青混合料性能的影响研究

为了给国内夏季高温地区沥青路面推荐较优的沥青种类,采用室内试验对比研究了35,45,55,65和75℃5种不同温度下,SBS改性沥青、90号A级道路石油沥青和乳化沥青3种沥青混合料的高温性能。结果表明,SBS改性沥青混合料的高温性能最好,当温度65~75℃时,道路石油沥青的高温性能仅次于SBS改性沥青混合料。当温度大于55℃时,乳化沥青混合料的稳定度及动稳定度均不满足规范要求,且其粘性劲度模量最小,降低速率最大。因此,不建议乳化沥青作为夏季高温地区的沥青路面材料。     

不同温度沥青混合料动稳定度试验研究

温度是造成沥青路面车辙病害的直接因素。阐述沥青路面车辙病害的影响因素,指出温度的重要性,以常用面层混合料类型SMA-13及AC-13沥青混合料为研究对象,研究不同温度(20~70℃)下沥青混合料动稳定度的变化规律。研究结果表明:沥青路面动稳定度随温度的升高呈下降趋势,且温度越高沥青路面动稳定度下降就越快,温度超过65℃时,SMA-13及AC-13沥青混合料的动稳定度皆不满足要求,当温度小于50℃时,2种混合料的动稳定度下降较缓慢,温度大于50℃时,2种混合料的动稳定度急剧下降,且AC-13沥青混合料的抗高温能力不及SMA-13沥青混合料的;应将沥青路面的温度控制在50℃以下,从而可会大大减少沥青路面的车辙病害。     

不同RAP掺量热再生混合料力学性能研究

RAP材料的加入显著影响了沥青混合料的力学参数,因此直接参考规范取值是不合理的做法,系统研究了RAP掺量对热再生混合料抗压回弹模量、动态模量以及劈裂强度的影响,建立了热再生混合料抗压回弹模量与RAP掺量之间的回归关系式,并推荐了不同RAP掺量热再生混合料合理的模量取值范围,为沥青路面热再生混合料路面设计提供参考依据。     

隧道路面温拌硅藻土-SBS复合改性沥青路用性能试验研究

为克服热拌沥青混合料在隧道路面铺筑过程中存在的耗能高、有害气体排放量大的问题,对SBS改性沥青采用降黏剂,降低沥青混合料的拌和、施工温度,然后掺入适量硅藻土.依据正交原理,以针入度、135℃黏度、软化点、延度为评价指标,通过室内试验选择两种性能较优的温拌硅藻土-SBS复合改性沥青,并依据黏温曲线确定加热温度.同时,与S...     

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。     

温度对沥青结合料老化性能的影响分析

为研究不同温度对基质及SBS改性沥青老化性能的影响,通过对AH—90#基质沥青和SBS改性沥青按照常规的试验方法在不同温度下拌和成型试件,进而对其抽提、蒸馏测试回收沥青的各项性能指标。试验结果表明：随着沥青混合料拌和温度的升高,其沥青的老化程度也随着增加,且当温度增加到一定温度时（AH—90#,155℃;SBS改性沥青,165℃）沥青的老化开始急剧增加;在相同的温度下SBS改性沥青的老化程度均比基质沥青要小,说明SBS改性沥青的抗老化性能优于AH—90#基质沥青。     

DUROFLEX沥青混合料路用性能研究

通过对掺加DUROFLEX,SBS改性沥青、镇江AH－70号沥青混合料的马歇尔参数特性、高温抗车辙能力、低温抗开裂能力及水稳定性的性能对比试验,分析了DUROFLEX对沥青混合料路用性能的影响,为新型改性剂DUROFLEX的推广提供理论依据。     

加入Duroflex对沥青混合料路用性能的影响研究

对Duroflex沥青混合料、SBS改性沥青混合料和AH-90号沥青混合料的路用性能进行了试验研究。研究发现,Duroflex沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性和动态模量都较SBS改性沥青混合料和AH-90号沥青混合料有显著提高,表明Duroflex对沥青混合料的路用性能有改善作用。     

SBS聚合物改性剂与基质沥青的配伍性研究

对不同类型、不同牌号的SBS和不同的基质沥青,采用不同掺配按照相同的加工工艺制备SBS改性沥青,通过技术指标试验来分析SBS类型、牌号、掺量和基质沥青对SBS改性沥青性能的影响,结果表明:星型SBS的改性效果并不一定优于线型SBS,但线型SBS较星型SBS与同一种基质沥青有更好的相容性;SBS嵌段比为30/70的SBS的改性效果优于嵌段比为40/60的SBS;与同一类型的SBS改性剂相容性越好的基质沥青,其改性效果越好;而同一种SBS改性沥青的改性效果随SBS改性剂掺量(小于5.5%)的增大而提高。     

SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料抗裂性能研究

为解决再生沥青混合料抗裂性能不足的问题,选择纳米SiO2和SBS为改性剂,分别制备纳米Si O2改性再生沥青混合料、SBS改性再生沥青混合料、SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料和普通再生沥青混合料,对几种混合料进行试验,包括圆盘拉伸试验(DCT)、小梁试验和疲劳试验,以确定不同沥青混合料的抗裂性能。结果表明,使用改性沥青对再生沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能有促进作用,且SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料的整体抗裂性能最优。为此,建议应用较高掺量旧沥青路面材料(RAP)时,采用SBS/纳米SiO2复合改性沥青会显著改善整体混合料的抗裂性能。     

老化与低温耦合作用下沥青路用性能衰减效应研究

选用盘锦#90沥青和SBS改性沥青为研究对象。对沥青样本进行老化处理和相应的低温处理,测试沥青胶浆的低温弯曲极限破坏应变及低温弯曲极限破坏强度,采用弯曲梁流变试验测试沥青的蠕变劲度变化率,并采用沥青玻璃态转化温度解析老化与低温耦合作用下沥青及沥青胶浆性能衰减机理。研究结果表明:当老化与低温共同作用时,沥青及沥青胶浆的路用性能衰减程度显著,对其正常使用产生不利影响。在我国低温区进行沥青混合料设计时,应充分关注沥青的老化作用,并以此弱化老化与低温的耦合作用效应。     

聚氨酯前驱体基化学改性沥青及其改性机理

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂（PRM）制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PRM改性机制进行了详细分析。通过与SBS改性沥青进行对照,评价了PRM改性沥青的流变学性能和抗热氧老化性能,明确了PRM改性沥青混合料的路用性能。研究结果表明：PRM改性过程存在明显化学变化,依托于改性过程中生成的氨基甲酸酯和脲等官能团,能够在沥青内部建立基于沥青质组分的共价交联网络结构。这一过程不仅促使沥青组分发生选择性聚集和沥青质重新构型,同时增大了沥青的表面自由能,从而获得更加稳定的内部结构。PRM改性沥青较基质沥青温度敏感性有所降低,展现出了良好的抵抗高温永久变形、抵抗疲劳破坏、抵抗低温开裂和抵抗热氧老化的能力。与SBS改性沥青相比,PRM在提升沥青高温性能、抗疲劳性能和抗热氧老化性能方面具有明显优势,并有望将改性沥青生产温度降低至140℃~150℃。结合沥青混合料路用性能测试结果,2.5%改性剂掺量PRM改性沥青混合料展现了与4%改性剂掺量SBS改性沥青混合料相当的低温性能、更好的高温性能和水稳定性能,PRM在提升沥青混合料路用性能方面具有显著优势。