高弹改性沥青混合料疲劳性能研究

以广州至清远高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层工程为依托,对高弹改性应力吸收层进行沥青和沥青混合料两个方面的疲劳试验;采用G× sinδ疲劳因子和弹性恢复来评价高弹改性沥青的抗疲劳性能;采用冲击韧性试验和四点弯曲疲劳试验验证混合料的抗疲劳性能,发现二者之间具有良好的相关性;同时将高弹改性沥青的各项疲劳指标和70#基质沥青...     

高黏改性剂对沥青流变性能的影响

为了更好地将高黏改性剂应用于排水沥青路面和沥青混合料抗车辙设计中,通过在基质沥青中掺加不同种类及不同剂量的高黏改性剂制备高黏改性沥青。将质量分数为4%,8%和12%的3种高黏改性剂掺入基质沥青中,采用DSR和BBR试验分析了高黏改性剂对沥青的高、低温和疲劳流变性能的影响,得出高黏改性剂对沥青PG分级结果的影响规律。结果表明,添加高黏改性剂可显著提高沥青的车辙因子G*/sinδ,且随高黏改性剂掺量的增加G*/sinδ逐渐提高。相对日本TPS高黏改性剂,国产高黏改性剂可更显著提高沥青高温性能。采用国产高黏改性剂制备的高黏改性沥青老化后G*/sinδ提高幅度较大,抗老化能力相对较弱,但随温度提高,老化后高黏改性沥青的G*/sinδ衰变较快;高黏改性剂可降低弯曲劲度模量S,同时也降低了m值,综合来说高黏改性剂降低了沥青的低温流变性能。高黏改性沥青的低温分区取决于m值;不同高黏改性剂及其掺量对沥青的疲劳性能影响不同,一定掺量下TPS和H型高黏改性剂对沥青的疲劳性能具有提高作用,但是R型高黏改性剂对沥青的疲劳性能产生了不利影响。高黏改性沥青的G*/sinδ,G*sinδ,S值和m值随温度的升高呈现指数分布。高黏改性沥青的PG分级结果表明,高黏改性剂的掺入主要改变了沥青的PG分级中的高温分级结果,对低温分级结果几乎无影响。     

基于三轴剪切试验的沥青混合料抗车辙性能研究

通过三轴剪切试验模拟城市道路交叉口路面受力复杂工况,分别测得壳牌高强改性沥青混合料、科因格SBS改性沥青混合料和SK普通沥青混合料的动态模量E^*与相位角δ,并计算|E^*|/sinδ以评价3种沥青混合料的抗车辙能力并与车辙试验对比。结果表明:各沥青混合料的三轴剪切试验与车辙试验结果均有一致性,且三轴剪切试验结果可以更为准确地反映出沥青混合料的高温抗车辙性能,动态模量最大,相位角最小,|E^*|/sinδ越大沥青混合料抗车辙能力越好;同时结合劈裂强度试验、低温弯曲的试验结果,分析优选出壳牌高强改性沥青混合料更适合作为面层铺筑材料用于道路交叉口路面。     

沥青技术性能对混合料疲劳性能的影响

研究了沥青技术性能与混合料疲劳性能的相关性。首先 ,测定不同沥青的 2 5℃针入度、针入度指数 PI、含蜡量、老化前软化点、老化后软化点、PAV压力老化残留物的动态剪切试验 G* sinδ值等技术指标 ;其次 ,用这几种沥青拌制相同级配 (AC- 16 I)的沥青混合料 ,并成型试件 ,用 MTS810材料试验系统测定其疲劳寿命 ;最后 ,用灰关联的分析方法 ,分析各种沥青技术指标与混合料疲劳性能的相关性。研究表明 :沥青的含蜡量对沥青混合料的疲劳性能影响最显著 ,实际工程中应严格控制沥青的含蜡量 ;SHRP所提出的表达沥青胶结料疲劳性能的指标 G* sinδ与混合料疲劳性能的灰关联度较大     

高模量改性沥青高温性能的优化评价

通过DSR试验,对3种沥青胶结料(70号基质沥青、ZQ-2和ECB高模量改性沥青)的高温性能进行了研究。从流变模型与试验数据分析了车辙因子G*(sinδ)-1评价改性沥青高温性能的不足,运用改进型车辙因子G*(sinδ)-9和等抗车辙因子临界温度评价高模量改性沥青的抗车辙能力,并通过沥青混合料的车辙试验和静态蠕变对改进型车辙因子的有效性和相关性进行了验证。结果表明:ZQ-2高模量改性沥青的高温性能优于ECB;G*(sinδ)-9考虑了高模量改性沥青变形的延迟弹性,且与沥青混合料的高温性能指标相关性高,作为高模量改性沥青的高温评价指标更合理。     

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。     

改性沥青的高温性能评价指标研究

为准确评价改性沥青的高温性能,通过常规性能试验和动态剪切流变试验测试复合SBS改性沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青的当量软化点、车辙因子、等效黏度等高温性能指标,同时分析老化对改性沥青各高温性能指标的影响。研究表明:G^*/(sinδ)⁹对相位角敏感程度较高,相比于G^*/sinδ,其更适合评价和表征改性沥青的高温性能。G^*/(sinδ)⁹的临界温度T明显高于G^*/sinδ,而G^*/sinδ的T值不宜用来计算表征改性沥青的高温性能分级。η’=sinδ-4.8628G^*/ω与抗车辙因子G^*/(sinδ)⁹的相关性最好,相关系数均在0.9以上,更适合作为改性沥青的高温性能评价指标。复合SBS改性沥青高温性能最优,胶粉和SBS改性剂复合改性相比于胶粉或SBS改性能够有效提高沥青的黏度和弹性。     

高比例RAP热再生沥青混合料黏弹性试验

为了研究高比例RAP热再生沥青混合料的黏弹性能,采用动态模量试验对其进行性能试验,分析了混合料动态模量|E*|、相位角φ、抗车辙因子|E*|/sinφ等指标随荷载作用频率和温度的变化规律。同时,利用黏弹性材料的"时间—温度等效原理",结合最小二乘法回归了混合料的动态模量主曲线。结果表明:高比例RAP热再生沥青混合料的黏弹性能非常明显,在低温高频时,混合料表现出更多的弹性性能,在高温低频时,混合料的黏性性质更为明显。     

沥青混合料剪切疲劳试验研究

沥青路面的病害与沥青混合料的剪切性能有关。采用剪切试验机SST中的恒高度频率扫描试验(FSCH)与恒高度重复剪切试验(RSCH)对AC-13、Sup-13和SMA-13三种混合料进行了剪切疲劳试验研究,得到了复数剪切模量G*与相位角δ随温度、频率的变化规律,粘弹性参数G*/sinδ可以用来评价沥青的抗剪切流变性能。并通过SPT动态模量试验对两种试验的相关指标进行了对比验证。     

高模量沥青结合料流变特性

为提高沥青路面的耐久性,丰富长寿命路面结构组合方案,急需对沥青结合料高模量技术开展深入研究。研究围绕2种高模量技术手段,采用常见的高模量剂HM-A制备改性沥青以及20号硬质沥青,分别采用差示扫描量热（DSC）试验研究2种结合料的物质组成特性,采用动态剪切流变（DSR）试验和多应力蠕变恢复（MSCR）试验分析热氧老化前后沥青流变性能及高温流变性能,开展了黏弹物理模型参数分析,最后运用汉堡车辙试验、动态模量试验进行比较。研究结果表明：硬质沥青老化前后温度敏感性低于高模量改性沥青;老化沥青的相位角δ较老化前下降,车辙因子G^*/sinδ较老化前升高;同温度下,随着应力增大不可恢复蠕变柔量J_nr增大、蠕变恢复率R减少,在相同应力下随着温度增大J_nr增大、R减小;Burgers模型说明温度对沥青结合料的黏弹性影响显著,HM-A对基质沥青高温性能提升明显,最佳掺量为8%。其中,高模量剂与基质沥青标号匹配方可发挥出高模量沥青的优势。     

沥青结合料高温性能指标的研究

为了对沥青高温性能提出合理的评价方法,采用MSCR、ZSV对5种沥青进行高温性能试验,分析温度对沥青高温性能的影响,通过对沥青结合料高温性能评价结果与沥青混合料车辙试验结果进行相关性分析,探讨两种试验方法对改性沥青结合料高温性能评价结果的可靠性。结果表明:随温度的上升,沥青高温抗变形能力减弱,改性沥青的高温性能普遍优于基质沥青,但应力敏感性更大。MSCR方法与ZSV方法评价结果与沥青混合料车辙结果相关性良好。     

SBS改性乳化沥青蒸发残留物高温流变性能研究

采取胶体磨法制备阳离子乳化沥青，并添加SBS胶乳以改善其高温流变性能；借助动态剪切流变仪(DSR)探究蒸发残留物在不同温度和频率下的流变特性，进一步通过多重应力蠕变恢复试验(MSCR)评价其变形与恢复行为。结果表明：改性乳化沥青中的弹性成分占比会随SBS胶乳掺量的增加而提升，表现为复数剪切模量(G^*)和车辙因子(G^*/sinδ)升高、相位角(δ)降低；当SBS胶乳掺量超过8%时，δ随温度的升高出现出下降趋势、而随频率的增大呈现上升趋势，据推测这与SBS胶乳所形成的特殊网络结构及其降解有关。MSCR测试结果则证实了SBS胶乳对乳化沥青抗变形能力和变形恢复能力的改善作用，该改善作用在SBS胶乳掺量不低于8%时较为显著。综合考虑流变特性、变形恢复能力和经济因素，建议SBS胶乳掺量为8%～10%。     

SBS改性沥青及Bonifiber纤维对混合料性能影响的试验比较分析

运用试验对比分析SBS改性沥青及Bonifiber纤维对沥青混合料路用性能的影响。首先对SBS改性沥青、70~#普通沥青的性能进行对比检测,采用35、50、60℃下的动态剪切试验并以车辙因子G~*/sinδ评价沥青的抗永久变形能力。进行了70~#沥青混合料、SBS改性沥青混合料、掺加纤维的70~#沥青混合料和掺加纤维的SBS改性沥青混合料的路用性能对比试验。研究结果表明,SBS改性沥青的车辙因子远高于70~#沥青胶结料,应用SBS改性沥青和博尼维纤维,可以提高混合料的高温抗车辙能力、水稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能和抗老化性能,SBS改性沥青的改善效果优于博尼维纤维,而综合改性的沥青混合料性能最好,从经济角度看,博尼维纤维具有良好的推广价值。     

纳米材料改性温拌橡胶沥青流变性能的影响试验研究

为了研究不同纳米材料对胶粉沥青高低温性能的影响,采用70号基质沥青、60目脱硫胶粉、Sasobit、有机纳米蒙脱土、纳米TiO2制备4种改性沥青进行试验研究.利用动态剪切流变(DSR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验、多应力蠕变恢复(MSCR)试验,测试5种沥青的G*/sinδ、G*、S、m、Jnr、Rnr值等参数.试验...     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青,基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角,评价沥青的高温性能;采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征,最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力,疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能,沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性,基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性;MSCR试验结果表明,改性沥青具有显著的弹性恢复特性,沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低;低温梁流变试验(BBR)结果显示,掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

桥面铺装用高性能沥青及沥青混合料的试验研究

对适用于桥面铺装工程的高性能沥青混合料进行研究.采用高含量SEBS预混硅藻土制备高性能沥青及沥青混合料,试验研究内容包括:动态剪切流变试验、车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验.高性能沥青的G*/sinδ及老化后G*×sinδ分别是SBS改性沥青的0.9倍、0.2倍,车辙动稳定度平均为5300次/mm.与SBS改性沥青混合料相比,高性能沥青混合料的TSR值和弯曲应变能密度分别提高21.07%、10.74%.这表明高性能沥青具备较好的抵抗高温流动变形、疲劳开裂、老化的性能,较强的抵抗车辙、水损害、低温开裂的能力,可以满足桥面铺装材料的受力特点和使用要求.     

纳米碳酸钙对道路石油沥青流变特性的影响

该文评估了纳米碳酸钙作为改性剂,对沥青的流变特性的影响。采用旋转薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)分别模拟沥青的短期和长期老化。利用布氏旋转黏度(RV),动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)测试了纳米碳酸钙加入量对沥青流变性能的影响。采用多重应力蠕变回复试验(MSCR)对纳米碳酸钙改性沥青结合料高温抗车辙性能进行研究,并采用线性振幅扫描(LAS)试验对纳米碳酸钙改性沥青的疲劳寿命进行了分析。黏度测试结果表明:由于纳米碳酸钙的硬化效应,使得沥青的黏度增大;DSR和BBR试验结果表明:纳米碳酸钙能够提高沥青的高温抗车辙性能,而对沥青的低温性能影响不大;MSCR结果表明:纳米碳酸钙改善了沥青的弹性恢复性能、降低了不可恢复变形;LAS试验结果表明:添加纳米碳酸钙后,沥青的抗疲劳性能有所降低。     

基于动态剪切流变试验的沥青高温性能评价

沥青的高温稳定性作为沥青路面材料设计的输入参数之一，能够保证沥青路面使用寿命内不发生严重车辙病害。为了探究沥青的高温黏弹性行为，选取三种基质沥青和两种改性沥青，利用动态剪切流变仪（DSR）对其高温性能进行测试。对比了不同沥青的软化点、PG高温分级结果和多应力重复蠕变试验（MSCR）实验结果的一致性。试验结果表明，采用不同实验所得的结果具有一致性，改性沥青的高温性能优于基质沥青。改性沥青的软化点、车辙因子（G*/sin δ）和蠕变回复率（R）均大于基质沥青，而不可回复蠕变柔量（Jnr）小于基质沥青。此外，基于DSR的测试指标相比针入度和软化点能够更好地表征沥青的黏弹性性能，并且更好地模拟在实际路面上车辙的产生发展过程。     

高模量改性沥青胶结料和混合料的高温性能研究

采用70~#沥青外掺质量分数9.0%的RK300高模量剂自制高模量改性沥青(RK300-HMMA),以70~#沥青和SBS改性沥青作为参照对象,采用动态剪切流变仪对自制的RK300-HMMA高温流变特性开展对比研究,并通过混合料的高温稳定性试验对胶结料的高温流变试验评价结果进行验证分析。研究结果表明,原样RK300-HMMA比70~#沥青的等车辙因子临界温度(T_C)增加42.2℃,高温PG分级提高六个等级,掺加质量分数9.0%的RK300高模量剂能够显著改善70~#沥青的高温性能。RK300-HMMA的温度敏感性与SBS改性沥青基本相当,综合高温性能优于SBS改性沥青,但其高温弹性变形能力仍不如SBS改性沥青。动稳定度DS和单轴贯入强度■试验结果表明,RK300高模量改性沥青混合料高温条件下的抗车辙变形能力最强。胶结料的车辙因子G~*/sinδ、等车辙因子临界温度T_C、不可恢复蠕变柔量J_(nr)与剪切应变S和混合料的DS、■在评价高模量改性沥青的高温性能结果上具有一致性。     

煤制油渣对沥青高温-疲劳流变性能的影响研究

采用多重应力蠕变恢复(MSCR)试验、频率扫描(FS)试验、线性振幅扫描(LAS)试验研究煤制油渣对沥青高温性能与疲劳性能的影响.试验结果表明:煤制油渣可以有效降低沥青的不可恢复柔量Jnr,显著提高沥青的高温抗车辙能力及交通适用等级,且当煤制油渣掺量较低时,对沥青高温性能的改善效果较为明显;煤制油渣对沥青恢复率R的改善...