加载速率对沥青混凝土强度和模量的影响

一、前言沥青是一种粘性材料,它的力学性能在很大程度上受到应力、温度和时间等因素的影响。因而,由沥青作为结合料的沥青路面混合料构成的具有弹性、粘性和塑性的材料,其力学性能也同样受到上述诸因素的影     

不同拌和温度对沥青结合料的耐久性影响研究

该文通过比较不同老化温度下沥青结合料的黏弹性参数,对温拌沥青降温过程对沥青结合料长期耐久性影响进行了研究。首先,通过旋转薄膜烘箱老化试验模拟70#基质沥青在3种不同温度下的短期老化过程,接着利用标准压力老化模拟其长期老化过程;其次,应用动态剪切流变仪的试验数据,拟合主曲线并计算交叉温度和Glover-Rowe参数;同时根据弯曲梁流变试验的结果,比较ΔTc指标(蠕变劲度临界温度与蠕变速率临界温度之差)的差别。结果表明:当降温幅度达到40℃时,能够显著提升沥青结合料的长期耐久性。     

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。     

温拌添加剂对沥青结合料PG分级的影响研究

采用室内试验量化分析了不同温拌添加剂对基质沥青和SBS改性沥青结合料PG分级的影响。结果表明:温拌添加剂对沥青结合料的PG分级影响程度取决于沥青和添加剂种类、添加剂含量和RTFOT老化温度等。石蜡基添加剂Sasobit对沥青结合料PG分级产生强化作用,在其典型掺量3%时,沥青结合料的PG分级上限、下限和中间温度可分别提高13.5、6.9和5.0℃。在正常掺量范围内,Aspha-min温拌添加剂对沥青结合料的PG分级上限、下限和中间温度影响不大。剔除个别异常数据,RTFOT老化温度163~133℃的变化对沥青结合料PG分级无显著影响。     

老化对沥青结合料性能参数的影响

先用旋转薄膜烘箱(RTFO)对沥青结合料进行短期老化,然后用压力老化仪(PAV)进行不同时间的老化,得到具有不同老化程度的沥青结合料残留物;通过对这些沥青结合料残留物进行试验,研究了老化对沥青结合料各项性能的影响.结果表明,老化对沥青结合料的感温性能、低温抗裂性能、粘性和弹性性能等均有影响.     

福建省高速公路沥青结合料性能等级研究

为了指导福建省高速公路沥青结合料选择,搜集、分析了福建省8个地区的气候和交通荷载数据,采用SHRP、LTTPbind2.1和LTTPbind3.1共3种沥青路面温度模型分别计算了福建省沥青路面典型结构温度,按照PG性能等级标准计算得出各种条件下沥青结合料性能等级。结果表明:(1)3个温度模型计算的低温性能等级基本一致,且与工程实际较为吻合;(2)3个温度模型计算的高温性能等级差异较大,LTTPBind 3.1温度模型确定的高温性能等级最高,而SHRP温度模型确定的沥青结合料等级最低。对于高温性能等级,LTTPBind 3.1温度模型比SHRP温度模型得到的结果高1-2级;LTTPBind 3.1温度模型与LTTPBind 2.1温度模型的结果相当或偏高1个等级;(3)SHRP温度模型计算得到的沥青结合料高温性能等级明显低于工程实际,LTTPBind 2.1温度模型得到的一般路段的中面层高温性能等级低于工程实际,而LTTPBind 3.1温度模型得到的结果与工程实际较为吻合,建议结合LTTPBind 3.1温度模型计算结果和已有工程经验,综合指导福建省沥青结合料性能等级选择;(4)福建省高速公路沥青路面沥青结合料的选择过于单一,没有考虑温度、交通荷载条件进行合理选择,这可能会造成中、重交通的一般路段和长大纵坡路段沥青结合料高温性能不足;(5)针对福建省的中、重交通的一般路段和长大纵坡路段分别提出了沥青结合料的选择原则和建议。     

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。     

利用不可恢复蠕变柔量评价沥青自愈合性能

为找到能简便、准确评价沥青结合料自愈合能力的指标,采用特制试验环将70~#基质沥青制作出具有内部缺陷的双片组(3 mm+3 mm)和一次性制作的单片组(6 mm)试样,分别进行了不同试验温度、平行板间距、愈合时间和愈合温度条件下沥青样品的MSCR试验,并对比DSR温度扫描试验结果。研究发现,对于40℃保温2 min愈合的试样,在试验温度25℃、平行板间距5 mm时进行MSCR试验得到的不可恢复蠕变柔量之比(S_(Jnr))可作为沥青结合料自愈合性能的评价指标,为表征沥青结合料的自愈合性能,提供了一种新的试验方法和评价指标。     

水泥沥青混凝土——一种新的路面和机场道面材料

沥青混凝土作为路面建筑材料,它的最大问题是与温度有关的强度、形变性和流变性。夏天高温时,沥青混凝土中的沥青粘度要降低,矿料间的粘结力要减弱,因此,沥青混凝土本身的强度、粘度和相对滞留速度(动力特性P_2)都要降低,而它的塑性和相对松弛速度(动力特性P_1)都要提高。在这种情况下,沥青混凝土路面很可能出现剪切变形,例如波浪和拥包,尤其在停车站和刹车处最容易出现这种现象。沥青的粘度增加,矿料间的粘结力增强,同时也出现了脆性。这时沥青混凝土的强度、粘度和相对滞留速度提高了,而相对松弛速度降低了。因此,路面很容易产生温度变形裂缝。为减轻温度对沥青混凝土性能的影响,通常在沥青混凝土中加入外掺材料,如橡胶     

泡沫沥青

近年来,美国和日本进行了系列的利用泡沫沥青筑路的试验研究工作。所谓泡沫沥青,即是将一定温度及压力的沥青和蒸气通过泡沫发生装置后,使沥青呈泡沫状。沥青发泡后,容积增大,粘度变小(如沥青的原始针入度为85—100,发泡后可达到300),低温时的粘附性加大,而沥青的物理化学性质不变。实践证明,用泡沫沥青在拌合机内拌制混合料时,泡沫沥青和矿料的温度均可降低(前者可为110℃;后者     

浇筑式沥青混合料疲劳性能影响因素分析

浇筑式(GA)沥青混合料的抗疲劳特性对桥面铺装结构的使用寿命有重要影响。文中通过四点弯曲疲劳试验,分析沥青类型、油石比、应变水平及拌和温度等因素对GA沥青混合料劲度模量、加载次数、滞后角的影响。结果显示,随沥青结合料用量的增加,GA沥青混合料的劲度模量呈下降趋势,破坏时的疲劳加载次数和滞后角呈增加趋势;随应变水平的增加,劲度模量和疲劳加载次数呈下降趋势;随拌和温度的升高,GA沥青混合料的劲度模量呈增加趋势、滞后角呈下降趋势,180～240℃时温度变化对滞后角的影响显著,240～260℃时滞后角变化较平缓;合理调整最佳沥青用量或控制拌和温度,能降低或避免GA沥青混合料老化问题,提高桥面铺装结构的整体刚度,延长其使用寿命。     

使用反应性乳化剂实现沥青结合料物化软化研究

在采用再生沥青铺筑路面时,关键目标是消除沥青老化带来的缺陷,恢复其原有性能。沥青再生技术的发展促进了能软化老化沥青的添加剂(再生剂或软化剂)的使用。该文提出了使用反应性乳化剂(十二烯基丁二酸酐,DSA)进行沥青物化再生的新概念。主要探究了DSA对不同硬度沥青结合料的作用。结果表明:在整个作用温度范围内,该乳化剂能降低沥青结合料的硬度和黏度。流变试验结果表明,沥青结合料经DSA改性后,低温性能显著提升,在开裂失效前可抵抗更大的应力。傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试结果证明DSA和沥青的混合物存在化学反应,新产生的化学物质影响了极性成分的缔合和分散程度,改善了胶体稳定性,从而提高了沥青的流变特性。接触角测试结果证明沥青结合料对硅质集料的润湿能力得到提高。该文研究成果证明了DSA可在整个作用温度范围内作为一种有效的沥青软化剂,具有潜在的再生能力。     

沥青路面不同层位沥青结合料选择研究

对于路面设计温度的确定,Superpave体系仅根据所在地区的气象资料,确定某一位置的温度作为整个沥青路面沥青选择的依据,而对于不同结构、不同层位的沥青结合料的选择没有加以区别对待。该文根据对路面温度场的研究,提出了针对沥青路面不同层位选择不同沥青结合料的方法,并对甘肃省部分地区进行了三层沥青路面设计温度确定。     

橡胶沥青结合料性能影响因素分析

为了研究橡胶沥青结合料的性能,对橡胶沥青结合料的搅拌方式、搅拌温度、胶粉掺量、搅拌时间和老化性能等影响因素进行分析.研究结果表明:选择恰当的生产工艺,确保各影响因素在最佳状态,可显著提高橡胶沥青结合料的各项性能.     

沥青结合料物理硬化现象研究

现行Superpave结合料低温试验的温度条件导致沥青产生显的物理硬化现象。本在大量试验数据的基础上,对沥青结合料物理硬化的规律进行了研究,并讨论了这一现象对结合料低温试验结果的影响。     

结合料对水泥乳化沥青混合料性能的影响

针对水泥和乳化沥青两种结合料对水泥乳化沥青混合料性能的不同影响,研究了不同结合料剂量条件下水泥乳化沥青混合料的性能.试验结果表明:在一定用量范围内,当乳化沥青用量一定时,水泥用量增加,混合料的马歇尔稳定度、抗压强度、抗折强度和抗压回弹模量随之增加,高温和水稳性能变好;当水泥用量一定时,乳化沥青用量超过8.0%,相应的力学指标呈下降趋势,高温、水稳性能变差,但低温性能变好.     

热压式沥青混合料高温黏弹塑性特征分析

采用单轴蠕变循环加卸载试验,探讨了热压式沥青混凝土路面柔性基层沥青混合料HRA20在高温、低应力状态下的黏弹塑性.试验结果表明,温度的升高将导致混合料对外荷载的黏弹塑性响应的迅速增长,但是,黏性(特别是黏弹性)变形对时间变化的敏感程度却随温度的升高反而有所下降.所以,高温主要通过应力函数来影响混合料黏滞性对温度的敏感性,促使其由黏弹塑性向塑性稳定流动过渡.     

微胶囊化相变材料改性沥青结合料的老化行为

温度和化学成分是沥青结合料机械性能的控制参数。在极低温和高温下,沥青结合料可能分别遭受热裂和永久变形。相变材料(PCM)的使用可以为沥青结合料提供热能储存性能,以减少季节性和昼夜循环期间路面温度升高和降低的影响。本文对PCM改性的粘合剂进行表征,使用滚动薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)装置进行老化模拟实验。采用动态扫描量热法(DSC)和动态剪切流变仪(DSR)分析了改性和未改性沥青结合料在不同老化条件下的热性能和流变性能。研究表明:PCM改性沥青结合料的熔化焓在老化时降低,PCM在沥青粘合剂中的存活取决于粘合剂的类型和所用的微胶囊。此外,由于在冷却过程中PCM结晶释放的热能,DSR测定的改性沥青结合料的流变性能得到改善。     

生物油再生沥青自愈合机理分析

对再生沥青进行流变性能测试、微观结构表征、结构特性分析及宏观性能测试,研究生物油对老化沥青自愈合性能的影响,建立了再生沥青微观结构和宏观性能的构效关系。借助分子动力学软件及Wool-O’Connor自愈合模型计算得到最佳愈合温度时的最短愈合时间。研究结果表明:生物油再生沥青(BRA)的愈合行为包括黏性流动和弹性恢复,在高温(60℃和80℃)环境下,BRA的愈合行为取决于黏性流动,而在低温(20℃和40℃)环境下BRA的愈合行为取决于弹性恢复。在60℃的愈合试验温度、5%的疲劳应变条件下,BRA的最佳愈合时间为30 min,最短完全愈合时间为32 min;试验结果和模型计算结果相近,自愈合模型可较好地分析BRA的完全愈合时间。老化3年、5年、10年的BRA在其最佳愈合温度时的最短愈合时间分别为32,52,78 min,表明生物油可在一定程度上提高旧路面老化沥青的部分自愈合性能。     

沥青拌和楼冷热料供需平衡实现与效果验证

依托广东某高速公路项目,开展SMA-10沥青混合料目标配合比和目标级配设计,标定了冷料仓皮带给料器转速(频率)与冷料流量的关系模型,进一步对拌和楼冷料供应和热料需求关系和沥青拌和楼冷热料供需平衡状态进行了分析,最后构建了冷料仓皮带给料器的转速(频率)与热料仓集料质量比的多层前向反馈神经网络模型,并依据设计生产配合比对冷料仓皮带给料器的转速(频率)进行了优化调整。结果表明:冷热料供需平衡后,沥青拌和楼的生产效率和产能将提高约22.1%;冷热料供需平衡时沥青混合料生产级配与目标级配的符合程度相比冷热料供需不平衡时提高了约43.5%。