沥青自愈合性能评价指标修正及应用

通过对比和分析现有沥青自愈合指标的不足,以模量下降速率重新定义自愈合指标,该指标值越小说明沥青材料的自愈合性能越优。采用动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer,DSR）对7种沥青进行不同间歇时间和不同损伤度下间歇加载式的自愈合试验,以毛细扩散理论下的自愈合行为方程对自愈合指标进行线性拟合,获得代表沥青瞬时自愈合和后期自愈合的参数,用以研究沥青的自愈合性能。结果表明：沥青的自愈合指标随着间歇时间的增大而减小,但其变小的速率趋于缓慢;7种沥青在不同损伤度下的自愈合指标值与间歇时间的0.25次方存在较好的线性正相关,判定系数R²均在0.85以上,无论是基质沥青还是改性沥青,新指标都具有较好的适用性;SBS改性沥青的瞬时自愈合优于基质沥青,随着添加到SBS沥青中改性剂掺量的增大,改性沥青的瞬时自愈合表现出先弱后强的趋势,而这7种沥青的后期自愈合性能与其瞬时自愈合性能正好相反,代表瞬时自愈合和后期自愈合的参数具有较好的负相关,说明瞬时自愈合性能优的沥青其后期自愈合性能较差。     

基于正交试验基质沥青自愈合性能影响因素研究

沥青材料作为一种黏弹性物质,具有自愈合性能.为研究影响70#基质沥青的显著性因素,设计正交试验选取了间歇温度、间歇时间、损伤度三个因素并采用动态剪切流变仪进行疲劳-愈合-疲劳试验,根据极差、方差得到各因素对自愈合性能指标的影响.结果 表明:影响自愈合性能指标HI1的主要因素是间歇时间,间歇温度和损伤度几乎无影响,认...     

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。     

沥青自愈合性能在不同影响因素下的评价

在控制应力和控制应变两种加载模式下,利用动态剪切流变仪(DSR)对4种沥青材料进行疲劳-愈合-再疲劳试验。通过正交试验比较在不同愈合时间、不同愈合温度、不同愈合疲劳程度以及不同种类的条件下沥青材料在自愈合前后性能的变化,测定出复数剪切模量(|G*|)和相位角(δ)两个重要指标。对现有的几种沥青自愈合评价指标进行对比、分析和总结,针对其不足之处提出建立基于能量学基础上的评价指标——能量密度比作为新的沥青材料自愈合评价指标。通过各种不同的指标来评价沥青材料的自愈合特性的强弱,并加深了解沥青材料自愈合的机理和过程。对各不同评价指标得出的结果进行比较,得出能量密度比为最佳自愈合评价指标,并用疲劳试验验证其正确性。     

开级配沥青混合料损伤-自愈合行为影响因素研究

开级配沥青混合料因具有较大的结合料黏度及孔隙率,其损伤-自愈合特性具有特殊性。基于4点弯曲疲劳试验,研究了影响大孔隙开级配排水式沥青磨耗层(OGFC)自愈合性能的因素,并通过在愈合温度、愈合湿度以及损伤程度等多种因素条件下研究了OGFC自愈合特性的影响规律。结果表明:愈合温度对OGFC的自愈合性能具有积极影响;高温愈合条件下,OGFC的自愈合效率随公称最大粒径的增大而减小;低温条件下,不同公称最大粒径的OGFC自愈合效率差异较小,自愈合速率较为缓慢;愈合湿度和损伤程度对OGFC的自愈合性能具有消极影响,当OGFC的愈合湿度超过50%,其自愈合效率显著下降,当损伤程度为75%时,OGFC-16混合料的愈合效率骤降至5%左右,表明损伤程度越大,OGFC自愈合越困难。     

沥青混合料自愈合性能与砂浆厚度分布特征关系

沥青混合料自愈合行为与沥青砂浆的细观分布特征关系密切,但目前相关判据不足。为此,采用数字图像处理技术定量表征沥青砂浆的细观结构,并分析其与混合料自愈合行为的关系。首先,优化沥青混合料砂浆厚度计算的方法,提出基于图像分析的砂浆平均厚度T_m和砂浆厚度分布标准偏差S_Dt指标;其次,对6种不同沥青混合料砂浆的二维图像进行统计分析,验证细观砂浆厚度参数的有效性;最后,通过有无间歇时间的半圆弯曲疲劳试验获取沥青混合料的自愈合指数H,并进行宏细观指标的相关性分析。结果表明：级配类型和最大公称粒径均对沥青砂浆的空间分布有重要影响;矿料间隙率（VMA）和沥青饱和度（VFA）与砂浆细观参数之间不存在明显相关关系,证实了宏观体积参数在表征沥青砂浆细观分布特征方面的不足;沥青混合料的自愈合指数同时受砂浆平均厚度和空间分布均匀性的影响;综合指标T_m/S_Dt与宏观愈合指数H之间有很好的相关性,可以有效表征沥青混合料的自愈合效率。     

损伤程度对沥青混合料损伤-愈合行为的影响研究

沥青混合料具有自愈合能力,而目前沥青混合料损伤愈合行为的作用机制仍不明确。因此,本文对多因素条件下的沥青混合料自愈合特性进行了研究,从而有助于确定有效的沥青路面养护策略。基于四点弯曲疲劳试验,对不同损伤程度的沥青混合料自愈合进程进行对比分析。结果表明：愈合时间和愈合温度对不同损伤程度的沥青混合料自愈合能力具有积极作用,而低温条件对沥青混合料的自愈合性能具有较大不利影响。给定足够的愈合时间及愈合温度,100%湿度条件对沥青混合料自愈合能力影响显著,将使沥青混合料自愈合效率降低至15%-45%左右。损伤程度的增大对沥青混合料自愈合能力的削弱作用显著。损伤程度过大时,部分微裂纹相互贯通扩展为宏观裂纹,超过裂纹自愈合的临界宽度,导致无法愈合。此时,需借助其他增强愈合性能的手段进行外界干预,从而提高沥青混合料的自愈合效率,进而一定程度恢复路面的服役性能。     

生物油再生沥青自愈合机理分析（双语出版）

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。     

考虑自愈合补偿的多种沥青混合料疲劳性能比较

为给疲劳优先工况条件下的抗裂沥青混合料设计及改性剂选择提供参考,通过选定相同的沥青用量,采用小梁疲劳试验机研究了11种不同沥青混合料在考虑了自愈合补偿后的疲劳性能.采用50％初始劲度模量降低疲劳寿命Nf50评价基质沥青混合料疲劳性能,采用归一化劲度次数积疲劳寿命NfNM评价改性沥青混合料的疲劳性能.研究结果表明:当未考虑自愈合时,11种沥青混合料中SBS-AC13疲劳性能最好,当考虑自愈合后,仍是SBS-AC13疲劳性能最好;橡胶沥青混合料ARAC-13自愈合能力最好;疲劳自愈合能力与空隙率、级配都呈很好的相关性.     

自愈合沥青设计的可行性及评价方法研究

基于沥青材料具有自愈合性能这一事实,该文旨在通过修复时间、温度、聚合物这3个要素,说明自愈合沥青设计的可行性,并提出相应的评价指标(即复数剪切模量、分支和链、自扩散率)与手段(即分子模拟技术、动态剪切试验),为今后的科研和设计提供了很好的理论依据.     

基于分子动力学的再生沥青自愈合能力研究

基于沥青的自愈合能力,通过分子动力学,模拟了原样沥青、老化沥青和再生沥青的自愈合过程,通过均方位移和扩散系数对3者自愈合能力进行了评价;然后通过径向分布函数,分析了 3种沥青各个组分间的聚集状态.结果表明:再生剂可起到活化润滑作用,提高老化沥青的扩散速率,同时改变老化沥青各个组分的聚集状态,使其在一定程度上恢复至原样沥...     

橡胶沥青性能试验及影响因素分析

针对橡胶沥青的路用性能及其影响因素,通过室内试验研究了胶粉类型、胶粉掺量、基质沥青类型、拌和温度等对橡胶沥青高温、低温和抗老化性能等的影响。试验结果表明：添加胶粉后,沥青的高温、低温及抗疲劳性能均有不同程度的改善。其中,20目胶粉改性沥青的高温性能优于40目和360目胶粉改性沥青,三者低温以及抗疲劳性能比较接近;对于中海油（泰州）AH-70基质沥青而言,当采用20目货车轮胎胶粉改性时,最佳掺量为16％～18％．     

解决道路结构耐久性与可持续性的自愈合机理——自愈合混凝土与沥青的最新进展

概述了有关水泥基材料和沥青混凝土材料的裂缝自愈合的最新进展.首先讨论的是将细菌加入混凝土中制得细菌混凝土,使裂缝中产生方解石沉淀,从而提高混凝土结构的防水性和耐久性;其次对混合纤维增强胶凝材料进行了研究,发现该种材料可以修复裂缝并提高机械性能;最后介绍了在沥青混凝土中混入微胶囊或导电纤维促使裂缝愈合.     

沥青混凝土路面中下面层的沥青结合料性能等级（PG）的选择探讨

为了解决合理选择沥青混凝土路面中、下面层的结合料性能等级问题，通过资料的回顾，对提出的种种计算公式进行分析。分析结果表明，对于沥青混凝土路面典型结构的中，下面层的沥青结合料性能等级(PG)，可以选择比上面层高温等级低1级和2级，而低温等级维持不变的沥青结合料。     

橡胶沥青性能试验及影响因素分析

针对橡胶沥青的路用性能及其影响因素,通过室内试验研究胶粉类型、胶粉掺量、基质沥青类型、拌和温度等对橡胶沥青高温、低温和抗老化性能等的影响.试验结果表明:添加胶粉后,沥青的高温、低温及抗疲劳性能均有不同程度的改善.其中,20目胶粉改性沥青的高温性能优于40和60目胶粉改性沥青,三者低温以及抗疲劳性能则比较接近;对于中海油...     

橡胶沥青性能试验及影响因素分析

橡胶沥青的性能与其生产工艺、胶粉类型、基质沥青类型、胶粉掺量等关系密切,通过室内试验研究了这些因素对橡胶沥青高温性能、低温性能、抗老化性能等的影响.研究表明:添加胶粉后,沥青的高温、低温及抗疲劳性能均有不同程度的改善.其中,20目(0.850 mm)胶粉改性沥青的高温性能优于40目(0.425 mm)和60目(0.25...     

影响沥青混凝土路面的气候因素及评价指标研究

为了评价气候对沥青混凝土路面的影响,开展了影响沥青混凝土路面的气候因素及评价指标研究,发现对沥青混凝土路面影响显著的气候过程和气候条件,主要有太阳辐射、高温过程、高低温循环变化过程、降水与高温组合过程、降水与冻融循环组合过程以及极端低温条件。通过分析这些气候过程和气候条件的特点,提出采用累年年平均太阳辐射日总量、累年年≥20℃积温、累年累计降水温度指数、累年降水冰冻组合指数、最大累年月平均气温日较差以及累年极端最低气温等指标作为影响沥青混凝土路面的相应气候过程和气候条件的评价指标,为了解和评价影响沥青混凝土路面的气候条件奠定了基础。     

生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标的相关性分析

为探讨生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标之间的相关性,制备了掺量为0%、5%、10%、15%、20%的生物沥青调和沥青结合料和相应的AC-20C型沥青混合料,并进行了沥青结合料的常规性能试验、流变性能试验以及沥青混合料的高温性能试验、低温性能试验、力学性能试验。基于试验结果与数据分析,主要结论为:结合料与混合料高温性能指标之间基本上呈良好的线性相关性,但结合料的60℃黏度与混合料的高温性能指标之间不具有线性关系,而呈抛物线关系;结合料与混合料低温性能指标之间亦呈线性相关,但以延度作为生物沥青调和沥青低温性能评价指标的可行性有待进一步验证;与低温性能指标相比,结合料的针入度与混合料的高温性能指标之间的线性相关性更优,对于力学性能指标来说,针入度与抗压回弹模量之间线性相关性很好,而与劈裂强度之间则呈二次相关。     

结构自诊断沥青混凝土路用性能评价研究

通过马歇尔稳定度、冻融劈裂、车辙以及四点弯曲疲劳试验,对比分析评价了结构自诊断沥青混凝土水稳定性、高温稳定性和疲劳特性等路用性能.结果表明:石墨的掺入会在一定程度上降低结构自诊断沥青混凝土水稳定性能,但是由于同时降低了沥青胶浆的温度敏感性,因而对其高温稳定性具有改善作用;与普通沥青混凝土相比,结构自诊断沥青混凝土的疲劳寿命更短;并且疲劳破坏速率呈现出温度依赖性,在同一应变水平下,温度下降时,传导型沥青混凝土的破坏速率加快,疲劳寿命缩短.