硬质沥青富油混合料路用性能研究

借鉴Superpave设计方法,采用富油的设计理念,设计了50#硬质沥青富油混合料.分别对常规设计和富油设计的50#硬质沥青混合料和70#沥青混合料研究,进行了大量的室内试验,全面比较了4种沥青混合料的路用性能,特别对疲劳性能进行重点分析.结果表明:采用富油的设计理念后,同一级配混合料的疲劳性能得到很大的提高.50#富油混合料与70#沥青混合料相比,高温性能基本持平,低温性能和水稳定性更好,疲劳性能有了较大的提高.由此说明50#富油混合料完全可以替代70#沥青混合料作为半刚性基层沥青路面的下面层.使用该种混合料,可以减缓半刚性基层的反射裂缝,提高路面的抗疲劳性能,从而延长路面的使用寿命.     

沥青混合料疲劳性能试验与表征方法综述

针对沥青混合料疲劳耐久性设计参数的不确定性与不科学性问题,从疲劳试验方法及疲劳性能表征模型两方面对沥青混合料疲劳性能表征的发展现状、存在的问题进行了综述,并总结了其未来发展方向。沥青混合料疲劳性能主要通过室内外不同疲劳试验进行研究,不同试验方法所用沥青混合料试件的尺寸、形状,试件内部所处应力状态及试验条件皆各不相同,而沥青混合料是一种由沥青结合料与不同粒径矿料通过搅拌和碾压而成的多相、多组分、多尺度黏弹性混合料,其力学响应具有显著的时间、温度与应力状态相关性,不同试验方法所对应的加载速度、试验温度及应力状态存在较大的差异性,故其试验结果呈现出显著的不确定性,其疲劳性能表征模型参数也存在显著的差异性;此外,常用的室内材料疲劳试验方法大多为一维或二维应力状态下的疲劳试验,这与沥青路面结构实际服役过程中所处的三维应力状态不符;沥青混合料疲劳性能表征方程大多来源于一维应力状态下的疲劳试验结果,因此,用简单应力状态下的材料疲劳试验方法与性能表征模型难以客观表征三维应力状态下沥青路面结构的疲劳抗力,从而导致沥青路面疲劳耐久性设计存在较大的偏差。建议开发与沥青路面服役状态一致的三维应力状态下的疲劳试验方法,并建立三维应力状态下疲劳表征模型,以消除不同试验方法及试验条件对沥青混合料疲劳性能表征的影响,提高沥青混合料疲劳性能表征的有效性与完备性。     

玻璃纤维改善砾石沥青混合料路用性能

为了改善砾石沥青混合料的路用性能,以推广砾石在道路工程中的应用,选用价格低廉、增韧效果强、取材方便的玻璃纤维来改善砾石沥青混合料的黏附性,并通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、弯曲疲劳试验来评价玻璃纤维对砾石沥青混合料路用性能的改善作用。冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果表明:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的水稳定性能有明显改善,残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR都随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当玻璃纤维掺量为0.35%时,砾石沥青混合料水稳定性达到最佳,其中,MS0达到91.0%,TSR达到89.6%,分别比不掺加纤维的砾石沥青混合料提高了15.5%,24.3%。由0.35%纤维掺量下砾石沥青混合料的车辙试验及疲劳试验结果可知:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的高温性能和疲劳性能也有明显改善,其中,动稳定度提高46.9%;应力水平为0.5时,疲劳寿命提高了67.9%;应力水平为0.7时,疲劳寿命提高了80.9%。可见,纤维掺量为0.35%时,玻璃纤维对于AC-25砾石沥青混合料的路用性能改善作用最佳,一定条件下可将玻璃纤维砾石沥青混合料应用于高速公路沥青路面下面层之中。     

沥青性质对应力吸收层沥青混合料性能影响的研究

为分析沥青结合料性质对富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料性能的影响,研究沥青性质与应力吸收层混合料性能之间的相关关系,采用6种不同沥青进行结合料老化前后的性能试验。在级配固定、沥青用量相同、体积参数一致的条件下,对6种沥青对应的应力吸收层混合料的疲劳性能、低温性能进行大量试验研究。研究结果表明,沥青性质对应力吸收层沥青混合料疲劳性能、抵抗低温开裂能力存在显著影响,沥青不同,应力吸收层混合料的疲劳寿命相差10-400倍,低温极限弯曲破坏应变相差3-6倍;此外,与老化后沥青相比,未老化的原样沥青结合料性质与应力吸收层混合料性能之间的相关性更显著,其中原样沥青60℃粘度、软化点及针入度等指标与应力吸收层混合料疲劳性能之间存在较好的相关性,建议作为选择应力吸收层所用优质沥青的关键指标予以控制。     

布敦岩沥青混合料路用性能研究

对布敦岩沥青、A-70沥青、SBS改性沥青混合料进行对比试验,研究布敦岩沥青混合料的路用性能。车辙试验、旋转加载轮辙仪试验结果表明,岩沥青可以明显提高沥青混合料的高温性能,与A-70沥青混合料相比,其动稳定度提高64%;浸水马歇尔和冻融劈裂试验结果表明,岩沥青的冻融劈裂抗拉强度比、残留马歇尔稳定度和水稳定性明显高于A-70沥青混合料,与SBS改性沥青混合料大致相当;采用Semi-Circular Bending(SCB)方法的疲劳试验结果显示,岩沥青可以大大提高混合料的疲劳寿命,其疲劳性能甚至好于SBS改性沥青混合料。     

橡胶沥青混合料疲劳性能影响因素

采用小梁弯曲试验,以试件的加载次数为评价指标,对比分析了不同橡胶颗粒掺量、不同空隙率、不同油石比和不同搅拌时间四种条件下,三种橡胶沥青混合料的抗疲劳性能。分析结果表明：橡胶颗粒掺量采用20%、空隙率采用2.0%、油石比采用7%、搅拌时间为60min的加德士70号沥青制备的橡胶沥青混合料,其抗疲劳性能最优;橡胶颗粒掺量采用18%、空隙率采用2.5%、油石比采用6%、搅拌时间为60min的70号A级基质沥青得到的沥青混合料,其抗疲劳性能最优;90号A级道路石油沥青混合料在疲劳试验条件下的橡胶颗粒掺量、空隙率、油石比和搅拌时间均无最值,呈单调趋势。在工程应用中,建议采用加德士70号沥青和70号A级道路石油沥青来制备路用橡胶沥青混合料。     

辣木油改性沥青及混合料性能研究

为掌握辣木油对沥青及混合料性能的影响,利用DSR试验系统评价辣木油沥青流变性能,并对沥青混合料进行了间接拉伸强度、回弹模量等测试,发现掺入0.5%～1.0%辣木油能在不降低沥青PG等级前提下降低沥青高温黏度,并能有效改善沥青抗老化性能,在特定温度下能改善沥青黏弹性能;辣木油改性剂能改善沥青混合料马歇尔稳定度、拉伸强度与刚度,提高其疲劳寿命,但随着掺量增加,其飞散损失也将增大;综合技术经济考虑,建议沥青混合料中辣木油适宜掺量为0.5%。     

A-50沥青及其混合料性能试验研究

通过茂名石化生产的东海牌A-50沥青与东海牌A-70沥青以及进口沥青A-70-Ⅰ对比研究,结果表明:A-50沥青的高温稳定性明显优于A-70沥青,东海70#沥青的高温性能指标高于进口70#沥青,而低温性能的排序刚好相反,混合料路用性能试验进一步验证了这一结论。A-50沥青对混合料的水稳定性具有较积极的贡献。在应变控制模式下,A-50沥青混合料的疲劳寿命略低于A-70沥青混合料。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的探讨

依据现有热拌沥青混合料疲劳试验的研究成果,结合泡沫沥青冷再生混合料的特点,确定了疲劳试验的参数,即采用10 Hz半正弦波荷载进行劈裂疲劳试验.基于不同的级配以及不同的水泥含量,选用了5种不同级配的泡沫沥青冷再生混合料进行劈裂疲劳试验.根据试验结果将应力水平与疲劳寿命分别在单对数和双对数坐标上采用线性方程进行拟合.通过对疲劳方程分析表明,对于小应力比作用下,少量水泥所引发的脆性性质难以表现出来,而水泥和沥青的综合胶结作用会增强材料的抗疲劳性能;泡沫沥青冷再生混合料与粗粒式热拌沥青混合料相同应力比条件下的疲劳性能基本相当,同时发现在2%的水泥用量之内,增加水泥用量不会明显影响材料的抗疲劳性能.     

SBR/PP复合聚合物及SBS改性沥青混合料疲劳特性研究

为提高沥青路面的承载能力与耐久性,通过复合聚合物改性改善沥青混合料的强度及抗疲劳性能。采用丁苯橡胶(SBR)与聚丙烯(PP)比例为75∶25、50∶50、25∶75的复合聚合物和SBS聚合物,分别以4%、5%、6%的掺量对70^#基质沥青进行改性,通过强度试验确定聚合物最佳掺量,开展最佳掺量下聚合物改性沥青混合料间接拉伸疲劳试验和直接拉伸疲劳试验,对复合聚合物与SBS改性沥青混合料的疲劳特性进行对比分析。结果表明,复合聚合物与SBS的最佳掺量均为5%;复合聚合物中SBR与PP掺配比例为75∶25、50∶50时,复合聚合物改性沥青混合料的强度高于同掺量下SBS改性沥青混合料;最佳掺量下,SBR与PP掺配比例为75∶25的复合聚合物改性沥青混合料的疲劳性能最佳,与SBS改性沥青混合料相比提高约40%。     

聚酯玻纤布复合沥青混合料疲劳性能研究

文章通过MTS试验设备对纯沥青混合料、聚酯玻纤布复合沥青混合料与普通玻纤防裂布复合沥青混合料进行了应力控制疲劳性能试验,建立了应力与疲劳寿命的疲劳方程。发现聚酯玻纤布复合沥青混合料疲劳性能优于纯沥青混合料、普通玻纤防裂布复合沥青混合料的疲劳性能,为聚酯玻纤布加筋沥青面层的应用提供了技术依据。     

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。     

温拌橡胶沥青混合料双面剪切疲劳试验研究

通过采用Abaqus有限元软件,建立力学分析模型,模拟沥青混合料小梁试件在双面剪切破坏过程中的受力状态。通过对沥青混合料小梁试件数值模拟,分析沥青混合料小梁试件在双面剪切受力状态下其内部的应力应变分布规律。并根据模型选择应力加载方式控制试验参数,采用自制双面剪切试验夹具,利用应力控制的方式进行双面剪切试验,研究沥青混合料的疲劳性能。通过双面剪切疲劳性能试验得到温拌橡胶沥青、橡胶沥青和SBS改性沥青的疲劳性能,分析温拌剂和橡胶粉对沥青混合料疲劳寿命的影响。     

橡胶粉改性沥青混合料疲劳性能研究

基于三分点加载试验研究了橡胶粉掺量、橡胶沥青用量、橡胶粉细度以及混合料级配类型对橡胶沥青混合料的疲劳性能的影响,并采用灰色理论分析了这四种影响因素对橡胶沥青混合料的疲劳性能影响的显著性。研究结果表明,随着橡胶粉掺量增加,各应力水平下的橡胶沥青混合料疲劳寿命均呈先增大后减小的变化趋势;增大橡胶沥青用量可以增加橡胶沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命,但也会增大橡胶沥青混合料对应变变化的敏感程度;随着橡胶粉颗粒粒径的减小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命提高;采用骨架密实结构更有利于提高橡胶沥青混合料的抗疲劳性能;橡胶粉掺量与橡胶沥青混合料疲劳性能的关联度最大。     

SBS改性沥青、宽域沥青和重交沥青疲劳性能试验研究

通过对壳牌SBS改性沥青(Caribit)、壳牌宽域沥青(Multiphalte)和壳牌重交AH-70等3种沥青进行原样及RTFOT后的DSR试验,以及3种沥青拌制的AC-13型沥青混合料小梁弯曲疲劳试验(应力控制模式),探讨了3种沥青在疲劳性能方面的差异;验证了DSR试验结果与沥青混合料小梁弯曲疲劳试验(应力控制模式)结果的相关性。     

几种废木生物油改性沥青混合料力学性能比较研究

旨在评估3种废木生物油(原样生物油、脱水生物油和聚合物改性生物油)以不同比例(比例分别为5%和10%)添加入传统沥青中对沥青混合料性能的影响。分别采用沥青路面分析仪(APA)试验、四点弯曲梁疲劳试验和间接拉伸(IDT)强度试验评估沥青混合料的抗车辙、抗疲劳和拉伸强度。试验结果表明,添加生物油可显著提高沥青混合料的疲劳性能,而对车辙性能并没有显著的影响,此外对拉伸强度略有影响。同时,聚合物改性生物油与其他两种改性沥青混合料相比具有更优的性能。室内试验结果的统计分析结果与上述结论一致。研究结果表明,废木生物油可以用为路面石油沥青胶结料的一种改性剂。     

不同改性方式对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响

为了研究改善乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的技术手段,基于应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,针对添加再生剂、布敦岩沥青及采用SBR改性乳化沥青后的冷再生混合料开展疲劳性能试验研究;根据双参数Weibull理论分析了普通乳化沥青冷再生混合料的室内疲劳试验结果,得到了普通乳化沥青冷再生混合料在5种不同失效概率下的疲劳方程。结果表明:乳化沥青冷再生混合料在添加再生剂与采用SBR改性乳化沥青后,疲劳寿命得到明显改善;添加再生剂的改善效果最明显,其次是采用SBR改性乳化沥青的冷再生混合料。     

应力吸收层材料拉伸与拉压疲劳试验

应力吸收层在延缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝形成方面具有卓越的性能。通过沥青测力延度试验和应力吸收层沥青混合料拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青的应力吸收层混合料抗拉伸和抗拉压疲劳特性。试验结果表明:应力吸收层材料具有优良的抗拉伸和抗拉压疲劳性能;特种改性Sam pave沥青混合料与STRATA沥青混合料的抗拉伸、抗拉压疲劳性能基本接近。     

硫磺改性厂拌温再生工艺对于沥青混合料疲劳性能的影响

采用控制应力的方式对硫磺改性厂拌温再生沥青混合料的疲劳性能进行了室内试验研究,分析了不同的再生工艺条件下沥青混合料疲劳寿命指标的变化规律。试验结果表明:对于硫磺改性温再生沥青混合料的疲劳性能来说:1旧料掺量为60%时性能最优;2硫磺改性剂掺量为1.0%时性能最佳;3混合料空隙率控制在3%~7%时性能较好;4压实温度控制在120℃以上性能较好;5新料和旧料的充分搅拌对于疲劳性能非常重要;6旧料中少量水份对于疲劳性能影响较小,可通过调整搅拌时间和拌和温度进行弥补。     

基于神经网络理论的沥青混合料疲劳性能的预测模型

荷载条件、环境条件以及沥青混合料本身性质都会影响沥青混合料的疲劳性能.而疲劳试验所得出的疲劳方程不能反映众多因素对沥青混合料疲劳性能的影响.文中将荷载间歇时间、加载频率、试验温度、沥青混合料空隙率、沥青软化点、沥青用量等6个影响因素适当组合,在MTS材料试验系统上进行了不同条件下的应力控制的疲劳试验;然后,运用遗传算法和神经网络理论来考虑各因素对沥青混合料疲劳性能的影响,得出一种较为完善的沥青混合料疲劳性能的预测模型.研究表明,这种方法是科学的和可行的,所得出的预测模型的精度较高.