硫磺(掺Thiopave颗粒)改性沥青高温稳定性能的研究

Thiopave是一种新型的沥青混合料改性剂,为进一步了解经掺入Thiopave颗粒后的沥青高温稳定性能,本研究采用了CSAⅡ型沥青动态剪切流变仪对Thiopave改性沥青和基质沥青进行了对比分析试验,试验结果表明:掺入Thiopave后改性沥青的高温稳定性能要明显优于普通基质沥青。论文的研究可为今后掺硫磺改性沥青的进一步推广提供理论支撑。     

应力比对沥青混合料疲劳寿命影响分析

随着公路交通量日益增长,汽车轴重不断增大,汽车对沥青路面的破坏作用变得越来越明显。沥青路面使用期间经受车轮荷载的反复作用,长期处于应力应变交迭变化状态,致使路面结构强度逐渐下降。     

新疆岩沥青改性沥青混合料疲劳性能的试验研究

为了揭示岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用MTS-810材料试验系统,分别对普通重交沥青混合料、SBS改性沥青混合料和岩沥青改性沥青混合料等3种混合料进行了不同应力比下的疲劳试验,建立了3种沥青混合料的S-N疲劳方程,并对3种沥青混合料的疲劳试验结果进行了比较.在相同的应力比试验条件下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最大,普通重交沥青混合料的疲劳寿命最小.岩沥青改性沥青混合料S-N疲劳方程参数k最大,n最小.研究结果表明:两个疲劳方程参数k和n均证实了岩沥青改性沥青混合料具有较好的抵抗疲劳荷载的能力.在荷载水平增加相同幅度的情况下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小.在相同的级配、油石比和荷载条件下,其疲劳耐久性最好.     

沥青含量对混合料疲劳极限特性的影响

利用马歇尔试验确定了沥青混合料的最佳沥青含量, 采用控制应变的小梁疲劳试验, 研究了最佳沥青含量和富沥青含量混合料弯拉劲度模量随应变水平的变化规律, 得到了应变水平与荷载作用次数模型, 并分析了2种混合料在不同应变水平和轴次下的疲劳特性。分析结果表明: 不同应变水平下, 2种混合料弯拉劲度模量随荷载作用次数变化规律基本一致, 高应变水平下弯拉劲度模量迅速衰减, 低应变水平下初始阶段模量明显降低, 随后趋于平缓; 以弯拉劲度模量降为初始值的一半作为破坏标准, 2种混合料疲劳寿命和应变的关系都呈非线性特征, 且低应变水平下曲线呈现典型的渐近线趋势, 表明2种沥青混合料具有类似的疲劳极限特性; 富沥青含量混合料在高应变水平下对疲劳极限特性影响有限, 只有当应变水平小于100με时才对疲劳寿命有明显改善; 在进行永久性沥青路面沥青层设计时, 不能简单通过增加沥青含量减薄沥青层厚度。     

聚氨酯改性沥青改性机理和性能

为了解决聚合物改性沥青储存稳定性差、易离析、易老化等问题, 利用聚氨酯(PU) 对沥青进行化学改性; 制备了PU改性沥青, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DMA) 和差示扫描量热法(DSC) 试验研究了PU改性沥青的改性机理, 采用Brookfield旋转黏度试验、动态剪切流变(DSR) 试验、低温弯曲梁流变(BBR) 试验、旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT) 和紫外老化试验等评价了PU改性沥青、SBS改性沥青和70^#基质沥青的性能。研究结果表明: 圆盘锯齿式搅拌器可以很好地暴露沥青中的活性基团, 使PU达到较好的改性效果; PU改性沥青中主要存在2种反应, 一是异氰酸酯与多元醇之间反应生成氨基甲酸酯, 二是异氰酸酯与沥青质中的芳香族化合物之间发生加成反应; PU改性沥青的高温布氏黏度高于同温度下的SBS改性沥青, 且64℃时的抗车辙因子是SBS改性沥青的6倍左右, 说明其高温性能非常优异; PU改性沥青RTFOT前后针入度比达到了85%, 软化点变化幅度为0.5℃, 说明其抗热氧老化性能非常优异; 在紫外老化试验中, PU改性沥青软化点和针入度变化范围分别为1℃~4℃和0.1~0.3 mm, 说明其抗紫外老化性能非常优异。     

沥青路面水泥改性级配碎石力学性能研究

在级配碎石中,掺入适量的无机结合料（如：水泥和石灰等）,形成改性级配碎石.研究结果表明：该改性措施可以提高级配碎石的抗剪强度和抗变形能力,用作沥青路面基层时,可继续保持级配碎石基层的抗裂与排水作用,从而增强沥青路面承载能力,延长沥青路面的使用寿命.现场检测证明,应用改性级配碎石柔性基层的沥青路面使用效果良好.     

改性沥青混合料拌和与压实温度确定方法

为了研究改性沥青混合料拌和与压实温度确定方法, 对几组改性沥青混合料的旋转压实试验及体积参数进行了分析, 根据压实效果确定出最佳压实温度, 依据改性沥青混合料取得最佳压实效果时粘度与温度和剪切速率的关系, 推荐了一个改性沥青混合料测粘剪切速率为60 s^-1。在该剪切速率下, 测试不同温度下改性沥青的粘度, 得到粘温曲线, 再按(0.17±0.02)Pa·s和(0.28±0.03)Pa·s粘度规定确定出改性沥青混合料拌和与压实温度。推荐方法确定的改性沥青混合料压实温度与最佳压实效果时的压实温度相差5℃, 温度符合实际工程生产时的施工温度, 说明推荐的方法是合理的。     

沥青混合料动态模量试验标准研究

以国外研究成果和经验为基础, 采用无侧限抗压测试方法测定沥青混合料的动态模量, 对静压成型试件的空隙分布不均匀性进行了验证, 对试件制作方法进行了改进, 得到了静压成型切割试件, 并对2种试件的空隙率进行对比分析。根据Vander Poel公式, 确定了荷载频率。采用有间隙的加载模式, 以试样达到稳态振动为基本原则确定了荷载循环作用次数, 并以最后5次的平均应变峰值计算动态模量。确定了荷载级位与应变测量方式, 并选取处于稳定期的试验数据作为最终的试验结果。测试了静压成型切割试件的动态模量, 计算了动态模量均值、均方差与变异系数。分析结果表明: 静压成型切割试件的空隙率平均为4.2%, 远小于静压成型试件的空隙率平均值6.5%, 而且离散性较小, 试件空隙分布均匀, 较静压成型试件更接近马歇尔试件的空隙率, 且在荷载作用下更容易达到稳定状态; Haversine荷载波形、10Hz荷载频率、0.9S荷载作用间隙时间和0.7MPa荷载级位较接近行车荷载的作用; 采用顶面法测量试件变形; 当荷栽作用次数为200次时, 认为试件已达到稳态振动, 所以荷栽循环作用次数取200次; 对于单个试件, 选取第3~5次的试验数据计算其动态模量, 如第5次与第3次试验动态模量差值大于等于200MPa, 应将试件废弃; 3种沥青混合料动态模量为1650~2970MPa, 试验结果离散性较小, 均方差为100~230MPa, 变异系数为59, 6~99/6, 可见, 试验方法可行。     

SBS改性沥青混合料AC-13C配合比优化

结合佛山市一环城际快速干线沥青路面工程,设计了5因素5水平的正交试验方案,对SBS改性沥青混合料AC-13C进行了配合比优化研究,通过马歇尔试验结合极差法分析了主要筛孔通过率和油石比对稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度等5个主要技术指标的影响程度,从而依据<公路沥青路面施工技术规范>(JTG F40-2004)的技术要求,提出了SBS改性沥青混合料AC-13C的级配和油石比的优化范围.结果表明,优化配合比具有优良的路用性能,可应用于南方湿热地区重交通道路.     

基于修正Neuber方程的沥青路面裂缝形成疲劳寿命预估方法

为预估沥青路面裂缝形成疲劳寿命, 根据局部应力-应变理论, 通过直接拉伸疲劳试验, 建立了沥青混合料的真实应力-应变循环曲线, 运用Neuber方程将名义应力、应变转换为局部应力、应变, 对循环曲线和Neuber方程进行修正, 以符合平面应变问题。通过等应变疲劳试验, 建立了沥青混合料的疲劳寿命方程, 提出了沥青路面裂缝形成寿命预估方法。根据应变疲劳寿命曲线可合理计算沥青混合料疲劳损伤, 由累积损伤可求得沥青路面裂缝形成疲劳寿命。     

高温和重载对DCLR改性沥青混合料抗变形能力的影响

为了评价煤直接液化残渣(DCLR) 和复合DCLR改性沥青混合料在高温和重载下的抗变形能力, 对级配为AC-20的2种沥青混合料进行多温度(50℃、60℃、70℃)、多荷载(0.7、0.8、0.9、1.0 MPa) 条件下的三轴重复荷载试验, 并对试验数据进行非线性拟合, 提出了能够在高温和重载条件下评价2种沥青混合料抗变形能力的指标, 并利用方差分析法研究了温度和荷载对沥青混合料抗变形能力的显著性影响。研究结果表明: 2种沥青混合料的永久变形随温度和荷载的增大而增大, 流动数、非线性拟合指数分别与温度和荷载呈负相关与正相关, 说明流动数和非线性拟合指数均能反映沥青混合料的抗变形能力, 但2种沥青混合料的流动数的三维曲面在温度为65℃~70℃和荷载为1.0 MPa处有交叉, 说明流动数在高温和重载条件下不能有效区分DCLR和复合DCLR改性沥青混合料的抗变形能力; 在0.05显著性水平下, 2种沥青混合料的抗变形能力对温度的敏感性均高于荷载, 因此, 温度为影响2种沥青混合料抗变形能力的主要因素, 荷载为次要因素; 温度和荷载的非线性拟合指数、流动数分别在0.013和0.113显著性水平下对2种沥青混合料的抗变形能力有显著性影响, 因此, 在试验温度和荷载范围内非线性拟合指数比流动数更适合作为评价DCLR与复合DCLR改性沥青混合料抗变形能力的指标。     

沥青混合料松弛模量数值转换方法比较

为了有效获取沥青混合料的松弛模量, 比较了分别由动态模量和蠕变柔量得到松弛模量的数值转换方法, 研究了沥青混合料线性黏弹性参数的转换原理; 对同种沥青混合料分别进行了动态模量和蠕变柔量测试, 拟合了试验数据主曲线, 获得了松弛模量函数, 分析了2种数值转换法存在差异的可能原因; 考虑了不同Maxwell单元数对松弛模量计算结果的影响, 比较了不同沥青混合料的松弛模量, 验证了2种方法对不同沥青混合料的适用性。研究结果表明: 表征沥青混合料松弛模量的Maxwell单元数越少, 其主曲线波动越大, 当单元数大于11时, 主曲线间差异小于5.26%, 建议选择11个单元左右以提高计算效率; 由动态模量和蠕变柔量转换得到的松弛模量符合材料的基本松弛特性, 2条松弛模量主曲线重合度较高, 且相关系数大于0.99;对于不同的沥青混合料, 2种转换方法同样适用, 在线性黏弹性范围内, 二者的差异主要出现在较低时间区域(10^-8~10^-4 s), 建议实际应用中采用2种方法的平均值以减少同种试验误差的干扰; 添加温拌剂在一定程度上会降低沥青混合料的松弛模量, 相比于普通热拌沥青混合料, 添加发泡温拌剂和Evotherm温拌剂的沥青混合料松弛模量分别降低了14.69%和13.61%, 从对松弛模量的影响程度来看, 2种温拌剂的使用效果相当。