高原寒冷地区沥青混合料弯拉特性分析

针对青藏高原寒冷地区低温、大温差气候特点,通过沥青混合料弯曲试验,分析了温度、沥青种类、油石比、级配等对混合料弯拉特性的影响。试验得出,沥青混合料弯拉强度随着温度的升高呈上凸抛物线形变化,弯拉应变逐渐增大,劲度模量不断减小;改性沥青和高标号沥青混合料的弯拉强度和弯拉应变较大,劲度模量较小;油石比增加时,沥青混合料弯拉强度先线性增大后减小,弯拉应变增大,劲度模量减小;矿料级配越粗,沥青混合料弯拉强度越大。结果表明,温度对沥青混合料弯拉特性的影响较大,采用改性和高标号沥青,适当增加油石比、采用较粗矿料级配,有利于提高沥青混合料的低温弯曲性能。     

基于GTM的AC-20沥青混合料高温性能试验研究

基于常用中、下面层沥青混合料AC-20，采用3种矿料级配，5种油石比进行GTM旋压试验，并对旋压成型试件进行三轴重复蠕变试验，对蠕变劲度模量和旋转压实曲线的斜率、稳定度指数（GSI）、抗剪强度安全系数（GSF）以及旋转压实次数等进行分析。结果表明:斜率K1，K2与蠕变劲度模量的相关性很好；平均斜率K1与蠕变劲度模量相关性很好，用平均斜率K1评价AC-20混合料的高温稳定性具有可表征性，推荐采用平均斜率K1评定AC-20沥青混合料的高温稳定性；随着平均斜率K1的增大蠕变劲度模量减小，即混合料高温稳定性降低，抗车辙性能变差。     

硬质沥青混合料动态间接拉伸试验研究

基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应,并能正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质等优点,利用英国Cooper NU-14多功能沥青材料试验机测定了30^#硬质沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量,对试验结果进行了二元方差分析及非线性拟合,分析了级配、油石比、结合料类型和试验温度对动态间接拉伸试验的影响。结果表明：30^#硬质沥青混合料具有很高的动态间接拉伸劲度模量,用于沥青路面的下面层可减小其底面的拉应变;级配、油石比、试验温度和沥青针入度均对沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量有显著的影响。     

沥青混合料在高速公路大修中的环境性能优化与质量控制

基于不同级配下沥青混合料,对其在高温多雨地区高速公路大修中的环境性能优化与质量控制进行研究。结果表明,通过分析不同级配对SBS改性沥青混合料路用性能的影响,各级配高温稳定性排序为:AC-2503级配工地级配 AC-2502级配 AC-2501级配。在改善SBS改性沥青混合料高温抗车辙能力时,RA最佳掺量取0. 35%较为合适,同时沥青混合料的浸水强度可得到改善。就冻融劈裂强度和浸水马歇尔稳定度而言,AC-2503 KH-25 Sup-25;就冻融劈裂强度比和残留稳定度而言,KH-25 AC-2503 Sup-25,AC-2503比KH-25更适应恶劣气候条件。同时提出了沥青混合料施工质量控制措施。     

紫外光老化对沥青混合料路用性能的影响

通过对AC-13和AC-16的3种不同级配的沥青混合料进行室内紫外光老化,并通过对老化前后沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能和回弹模量进行研究,分析了不同的紫外光照射时间对沥青混合料性能的影响。结果表明:紫外光老化沥青混合料动稳定度在紫外光老化后减小,低温劈裂强度较老化前有所降低,沥青混合料抗压回弹模量经紫外光老化后有所增大。     

成型温度对沥青混合料压实特性及力学性能的影响研究

通过试验,研究了成型温度对不同级配混合料的压实特性参数及力学指标的影响。结果表明,升高温度虽然使沥青混合料更容易压实,当温度大于150℃时,再升高温度反而会降低混合料的力学性能,表明存在合适的成型温度范围使混合料达到最佳压实效果;相同成型温度下,AC-13混合料比AC-20混合料更容易被压实。     

采用GTM的AC-13型沥青混合料级配优化研究

在规范提供的AC-13级配范围内选择了7种级配,以GTM为手段进行配合比设计,并进行了不同级配沥青混合料的高温抗车辙能力、抗水破坏能力、渗水能力及抗滑能力试验。试验结果表明,沥青混合料体积参数VMA与抗车辙能力有显著相关关系,对于特定原材料、特定的成型方式,粗细集料比例对沥青混合料路用性能有重大影响。根据研究结果,对贝雷法参数进行了修正并提出了基于提高沥青混合料高温抗车辙能力及抗水破坏能力,兼顾密实与抗滑能力的AC-13优化级配范围。     

膨胀石墨负载型环氧沥青混合料高低温性能试验

为研究膨胀石墨负载型环氧沥青混合料在高温及低温下的路用性能,本次试验进行了沥青混合料试件制备,包括试件成型、矿料级配设计与最佳石油比选择,确定试验试件,进而进行高温及低温试验。试验结果表明:相同级配下,由于膨胀石墨的加入,负载型环氧沥青混合料的最佳油石比要大于普通环氧沥青混合料;负载型环氧沥青混合料高温性能优于普通环氧沥青混合料,具有良好的高温性能;采用间接拉伸试验测试负载型环氧沥青混合料的低温性能,发现在低温条件下,负载型环氧沥青混合料的强度大于普通环氧沥青混合料,但变形量略小,劲度模量偏大,具有"强而脆"的特质,因此不建议在低温高寒地区使用。     

旧料对沥青混合料力学特性的影响

为了更精细地分析旧料对沥青混合料性能的影响,将旧料采用4.75 mm的筛网热筛分为粗、细两个部分,通过掺加不同比例的粗、细旧料组成6种级配的沥青混合料进行间接拉伸模量试验和劈裂强度试验,采用不同荷载频率的间接拉伸劲度模量、冻融前后的劈裂强度、破坏应变、黏韧性指数等指标评价了旧料对沥青混合料力学特性的影响。研究表明:低频率下的劲度模量、黏韧性指标、冻融前后的劈裂强度比可以作为掺加旧料沥青混合料力学特性的评价指标;旧料中与沥青混合料力学特性存在相关性的主要是旧沥青含量,旧沥青含量越高,沥青混合料拉伸劲度模量越大,黏韧性指数越小,冻融前后的劈裂强度比越小,力学特性越差。     

基于综合路用性能的沥青混合料成型方法研究

文章旨在成型方法对混合料综合路用性能的影响,并采用灰色关联多指标评价方法对比不同混合料的优劣。分别采用旋转压实、大马歇尔、标准马歇尔成型AC-20和AC-25沥青混合料,对成型的6种混合料进行车辙、低温弯曲和水稳定性试验;采用灰色关联决策评价方法,以动稳定度（DS）,低温弯曲应变（εB）和劲度模量（SB）,残留稳定度（MS0）和冻融劈裂强度比（TSR）为评价指标,综合对比不同混合料的路用性能。研究结果表明：混合料类型和成型方法对混合料的高温性能、低温性能和水稳定性有较大影响;采用灰色关联决策评价6种混合料的综合路用性能排序为：旋转压实成型的AC-25〉大马歇尔成型的AC-25〉大马歇尔成型的AC-20〉标准马歇尔成型的AC-20〉旋转压实成型的AC-20〉标准马歇尔成型的AC-25,采用旋转压实方法成型的沥青混合料具有较优的综合性能。     

再生沥青混合料路用性能研究

针对AC-25型再生沥青混合料和新拌沥青混合料,通过劈裂强度试验、间接拉伸试验和三轴重复荷载试验对比分析了掺加30%旧料的再生沥青混合料与新拌沥青混合料的路用性能。研究结果表明:在相同温度时,再生沥青混合料的劈裂强度和劲度模量均比新拌沥青混合料要大,水平变形略低。依据间接拉伸疲劳试验,新拌AC-25型沥青混合料的疲劳性能要优于再生AC-25型沥青混合料。建立了新拌和再生AC-25型沥青混合料的应力疲劳方程和应变疲劳方程,其拟合相关系数之平方均大于0.91,相关性较好。在温度60℃、相同应力水平下,再生AC-25沥青混合料的永久应变小于新拌AC-25型沥青混合料,再生沥青混合料的抗永久变形性能优于新拌沥青混合料。建立了新拌和再生AC-25型沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性力学模型,相关系数达0.99。     

橡维联沥青混合料路用性能及施工工艺研究

通过对4种不同级配橡维联沥青混合料的主要路用性能进行比较,得出其最佳级配为AC-13C,橡维联最佳掺量为1.5%,同时通过正交设计,对采用最佳级配、最佳掺量下的橡维联沥青混合料干拌施工工艺的影响因素(搅拌温度、搅拌时间、延迟时间)进行极差分析,得出施工工艺因素影响动稳定度、低温破坏应变及冻融劈裂强度比的敏感性由大到小依次为:搅拌温度、延迟时间、搅拌时间。     

沥青混合料半圆弯曲低温断裂-愈合特性

采用半圆弯曲(SCB)试验评价了不同级配沥青混合料在低温环境中产生宏观开裂后的自愈合性能。在0℃时将带有切缝的AC-13,SMA-13,AC-20混合料半圆试件进行SCB断裂-愈合-断裂试验。根据试验结果计算获得了半圆试件宏观开裂的临界荷载、临界断裂能和J积分断裂韧度,并将愈合后和愈合前的临界荷载比、临界断裂能比和J积分断裂韧度比定义为沥青混合料自愈合指数,用其量化分析沥青混合料的自愈合性能。研究结果表明:采用SCB试验可以评价沥青混合料的宏观开裂自愈合性能,在0℃时发生宏观开裂的沥青混合料在一定环境中能发生自愈合,如在100℃环境中愈合8 h后,愈合指数超过50%;愈合指数随温度和时间的增加而增加,但存在一个有效愈合期,超过该愈合期后,提高温度和延长时间对愈合能力无显著提高,在愈合时间8 h时,有效愈合温度宜为60℃,在愈合温度为60℃时,有效愈合时间宜为8 h;相同条件下,混合料开裂程度越大,愈合能力越低;沥青混合料自愈合性能除了与沥青用量有关,还受混合料级配矿料粒径大小的影响,本研究中沥青混合料愈合能力大小顺序为:AC-13SMA-13AC-20。     

纤维沥青混凝土劈裂性能试验研究

通过在AC-13Ⅰ基体中外掺聚酯纤维和玄武岩矿物纤维,以温度为参数,进行劈裂试验,分析温度对劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量的影响机理,建立纤维沥青混凝土劈裂破坏荷载和劈裂破坏劲度模量与温度的关系;通过在AC-13Ⅰ基体中外掺不同长径比的聚酯纤维,在不同温度下进行劈裂试验,分析纤维在劈裂面上的典型分布形态和不同温度下纤维的破坏形态,研究长径比变化对沥青混凝土劈裂性能的影响机理,建立不同温度纤维沥青混凝土劈裂抗拉强度与纤维长径比的关系;通过在AC-13Ⅰ基体中外掺聚酯纤维和玄武岩矿物纤维,以纤维掺量和温度为参数,进行劈裂试验,分析纤维掺量对劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量的影响机理,建立劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量与纤维掺量的关系。结果表明:温度是影响沥青混凝土劈裂性能的主要外部因素;纤维长径比和掺量对劈裂性能的影响规律与温度有关。     

基于实测与预测的沥青混合料回弹模量与温度的关系

我国沥青路面设计采用20℃抗压回弹模量和15℃劈裂模量作为设计标准,不能够反应温度变化对沥青混合料性能的影响。新颁布的沥青路面设计规范虽然采用了动态回弹模量,但仍然是采用20℃模量值。本研究通过采用不同型号沥青(70#、90#、SBS改性70#、SBS改性90#)及不同集料级配(AC-13、AC-16、AC-20)组成12种不同型号沥青混合料,采用马歇尔试件与静压法测试在不同温度(±60℃)下的沥青混合料抗压回弹模量,建立沥青混合料回弹模量与温度的回归关系。通过与其它方法得到的沥青混合料回弹模量预测结果对比分析,评价不同预测方法的技术特点。结果表明,沥青混合料回弹模量与温度有较好的回归关系,研究结果可以为沥青路面与材料设计提供一定的技术参数。     

AC型密级配聚氨酯混合料路用性能研究

制作了AC-5,AC-10,AC-13型聚氨酯混合料并与同级配沥青混合料进行力学性能、高温稳定性、水稳定性和抗剥落性能等路用性能的研究对比。试验结果表明聚氨酯混合料的力学强度与聚氨酯含量呈正相关,级配对混合料的力学性能影响不大。聚氨酯混合料的力学强度在压实后0~10 h内增长最快,10 h时达到最终劈裂强度的80%以上。在相同级配下,聚氨酯混合料的劈裂强度和马歇尔稳定度均超过沥青混合料的3倍,高温稳定性优于沥青混合料,动稳定度比沥青混合料高一个数量级。此外,聚氨酯混合料与沥青混合料的冻融劈裂强度比和飞散损失没有显著差异,具有优异的水稳定性和抗剥落性能。综上,AC型聚氨酯混合料具有优异的路用性能,为聚氨酯混合料在路面工程中的应用提供一定的参考。     

基于粘弹性沥青路面疲劳性能的数值模拟研究

沥青混凝土路面主要破坏形式为疲劳破坏。分析了沥青胶浆粘弹性疲劳损伤原理,建立了粘弹性连续损伤力学模型,根据ANSYS9.0软件模拟计算得出以下几点结论:相同粉胶比下SBS改性沥青损伤速率小于高粘高弹沥青;材料损伤速率越低疲劳寿命越长,胶浆疲劳性能受粘弹性影响较大。在温度为15℃1 000次疲劳荷载作用不同级配沥青混合料情况下,当粘弹比从8增大到9.5过程中沥青竖向变形从2 mm增大到6 mm翻了三倍,在实际工程中可适当降低粘弹比以减弱沥青路面竖向变形;在疲劳荷载为4 000次情况下AC-5级配类型竖向变形约为AC-13级配类型竖向变形的两倍,前者存储模量大于后者导致变形积累速率小于后者。     

温拌沥青混凝土路用性能研究及应用

采用SG温拌剂,针对4种级配类型(SMA-13、AC-13、AC-20、Sup-20)的沥青混合料,确定最佳油石比及拌和、压实温度;在最佳油石比条件下进行水稳定性、高温性能、低温性能等试验。结果表明:SG温拌改性沥青混合料拌和温度较热拌沥青混合料降低20℃左右;4种级配类型温拌沥青混合料水稳定性、高温性能、低温性能均符合规范要求;SG温拌剂B组分用量为0.2%～0.3%时,温拌沥青混凝土车辙试验动稳定度指标提升较快。     

矿料级配走向对沥青混合料性能的影响

为研究不同矿料级配走向对沥青混合料性能的影响,在推荐的AC-16型级配范围内,选取了5种代表性的级配曲线,分析了不同级配走向对沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性能的影响.试验结果表明,"S"型级配走向(粗型密级配)沥青混合料具有最佳的高温稳定性和低温抗裂性,而规范级配上限(细型密级配)沥青混合料的高低温性能最差.     

保水降温半柔性路面材料性能研究

对保水降温半柔性路面混合料SFAC-13的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能等路用性能进行了室内试验研究,并与普通沥青混凝土AC-16进行了对比分析;同时对保水降温半柔性混合料SFAC-13路面的保水性能及降温性能进行了测试研究。结果表明:保水降温半柔性路面混合料SFAC-13的动稳定度比AC-16高很多,其残留稳定度和冻融劈裂强度比均比AC-16大,且其在-10℃时的低温破坏拉伸应变较大、劲度模量较小;SFAC-13的抗疲劳性能也优于普通沥青混合料AC-13;保水降温半柔性路面比普通沥青混合料AC-16路面降温8℃~10℃;推荐采用路面浸水24 h的保水量和洒水8 h后的路面降温参数作为保水降温半柔性路面的评价指标。