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。     

沥青自愈合行为评价及影响因素分析

利用动态剪切流变仪(DSR)进行了改进的“疲劳愈合疲劳”加载试验,采用毛细流动扩散理论证明了评价方法适用性,表征了沥青自愈合行为。通过响应面法分析了愈合时间和损伤程度对沥青样品自愈合性能的影响规律。结果表明：改进的“疲劳愈合疲劳”加载试验可用于表征沥青愈合特性。沥青损伤程度越大,初期瞬时湿润愈合能力越差,而后期扩散愈合率越强。延长愈合时间,降低损伤程度,对沥青自愈合有积极作用。影响沥青自愈合性能因素强弱排序为：愈合时间>损伤程度>愈合时间与损伤程度的交互作用。     

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.     

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。     

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。     

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.     

寒区冷补沥青混合料路用性能评价指标及试验检测方法研究

通过对国内有代表性的冷补沥青混合料的室内检测试验,分析了冷补沥青混合料强度的形成特点,指出了影响其强度形成的内外在因素。针对冷补沥青混合料的特点,参考有关规范标准拟定了粘附性、初始和成型强度试验、高温稳定性试验和水稳定性试验方法,并进行了相关验证试验,其中高温稳定性试验温度采用路面温度场计算分析确定。提出了寒区冷补沥青混合料的试验检测方法及评价指标,为冷补沥青混合料的选择和施工提供了技术支持。     

密级配沥青混合料自愈性能的评价方法

为科学评价沥青混合料的自愈性能,开发基于高压渗水的密级配沥青混合料自愈性能的测试装置,提出评价指标,通过试验确定愈合时间、愈合温度与最小样本数等关键参数。通过测试不同愈合温度与时间、混合料类型与微胶囊掺量下的密级配沥青混合料的渗水速率比（v_e）,验证该方法的敏感性与稳定性。对比分析v_e与间歇式疲劳寿命及劈裂愈合强度比（SHSR）,论证该方法的有效性。结果表明：该方法的适宜试验参数为愈合时间12 h,愈合温度45℃,制缝温度5℃±2℃,最小样本数n=4;该方法能有效区分测试条件（愈合温度与时间）、混合料类型及最大公称粒径、微胶囊掺量对自愈性的影响,平行试验结果的变异系数在3.0%,满足敏感性及稳定性要求;v_e与间歇式疲劳寿命及SHSR在评价密级配沥青混合料自愈性方面具有一致性,且具有试验设备简单,结果稳定等优点;在一定范围内,沥青混合料裂缝自愈效果随微胶囊掺量的增加和温度的升高而提高,且自愈性能随愈合时间的延长呈非线性增长;公称最大粒径越小,自愈效果越好,悬浮密实级配AC的自愈性能优于骨架密实级配SMA。     

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。     

沥青结合料对沥青碎石路面性能的影响

为了分析沥青结合料对沥青碎石路面性能的影响,采用车辙试验、冻融劈裂试验和弯曲试验的方法,研究沥青膜厚度、沥青类型和粉胶比对沥青碎石路面性能的影响.发现沥青膜厚度、沥青类型和粉胶比对沥青碎石路面性能影响显著;随着沥青膜厚度的减小,沥青碎石马歇尔稳定度先增大后减小,高温稳定性提高,水稳定性与低温抗裂性降低;SBS改性沥青较基质沥青的路面性能较好;随着粉胶比的增大,马歇尔稳定度和低温抗裂性先增大后减小,高温稳定性和水稳定性提高.结果表明:沥青膜厚度为9～11μm时,沥青碎石的综合路面性能较好;SBS改性沥青可有效提高沥青碎石的路面性能;粉胶比为0.8～1.2时,沥青碎石的综合路面性能较好;高温地区宜采用SBS改性沥青和低标号沥青,且沥青膜厚度宜为9μm,粉胶比宜为1.0～1.2;寒冷地区宜采用SBS改性沥青和高标号沥青,且沥青膜厚度宜为11 μm,粉胶比宜为0.8～1.0.     

石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究

石墨烯微胶囊沥青是一种具有较强自愈能力的新型先进路面材料。为分析石墨烯微胶囊对沥青自愈性能的影响,采用试验与模拟相结合的手段对石墨烯微胶囊沥青的愈合机理进行了研究。首先,基于动态剪切流变仪测试了石墨烯微胶囊沥青的自愈性能;然后,借助红外光谱、荧光显微镜和分子动力学模拟分析了石墨烯微胶囊沥青的“自修复”愈合机理;最后,借助动态剪切流变仪对“自修复-热诱导”双机制下石墨烯微胶囊沥青砂浆的自愈机理进行了分析。研究结果表明：石墨烯微胶囊的加入能够显著提高沥青自愈性,掺量和间歇时间增加均能显著提升石墨烯微胶囊沥青的自愈合效果;“自修复-热诱导”双机制作用下石墨烯微胶囊沥青砂浆自愈性能明显强于“自修复”单机制作用。“自修复-热诱导”双机制愈合机理为：裂缝处石墨烯微胶囊破裂,再生剂流出填充裂缝并促进裂缝快速融合;同时,石墨烯微胶囊囊壁的石墨烯与碳纤维形成导电通路,在电流作用下产生热量,加快了沥青分子与修复剂分子的扩散速度,进一步促进了裂缝的愈合。     

沥青改性剂对沥青混合料疲劳性能影响研究

针对4种沥青改性剂路孚8000、TPS、Sasobit、SBS,利用控制应变的小梁疲劳试验,在一定的应变量下,研究各种改性剂对沥青混合料疲劳性能的影响。研究结果表明,无论何种剂量的路孚8000、TPS和SBS改性剂,对沥青混合料疲劳性能均有较大的改善,TPS和SBS改善效果较显著,尤其是TPS;SBS的疲劳寿命与基质沥青相比也增加了3倍以上。而对于Sasobit,在以一定应变为控制模式的疲劳试验中得出的结果是疲劳寿命减小。对于改性剂路孚8000和TPS,随着改性剂剂量的加大,沥青混和料疲劳寿命逐渐加大。     

橡胶沥青的公路路用性能研究

该文从橡胶沥青性能、加工工艺等方面进行了分析研究,通过金丽温高速公路试验段对橡胶沥青混合料和改性沥青混合料的性能对比试验研究与实际检测,对橡胶沥青的路用性能效果进行了验证和评价。     

高黏沥青改性剂的性能评价与工程应用

针对国内高黏沥青改性剂质量参差不齐、进口产品价格高昂等问题,以自主研发的高黏沥青改性剂PEA为研究对象,以日本进口改性剂T和某国产品牌改性剂H作为平行对照,分别就高黏沥青和高黏沥青混合料各项性能对比分析,并铺筑排水路面进行试验。结果表明,自主研发的高黏沥青改性剂PEA制备的沥青混合料路用性能和施工性能优越,各项路面检测指标符合技术要求。     

基于SCB试验的沥青混合料低温性能评价指标研究

研究沥青混合料低温性能评价指标与路面开裂状况之间关系,是合理确定沥青混合料低温性能评价标准的重要依据。为解决传统小梁弯曲试验同现场开裂相关度不高的问题,针对现场不同裂缝间距段落的芯样,引入半圆弯曲试验（SCB）开展混合料低温断裂与抽提沥青BBR试验研究,建立沥青路面开裂间距与沥青混合料断裂能、断裂韧性、劲度模量等指标的关系。从SCB与BBR对比试验可得出结论：改进后的SCB试验能真实反映吉林地区沥青路面实际低温开裂状况;提出了寒区沥青路面低温开裂判定标准;并通过断裂能及断裂韧性等指标的对比分析,提出采用SCB试验的断裂能作为混合料低温性能的评价指标更为合理。研究成果丰富了沥青混合料低温性能评价方法,为完善沥青路面低温抗裂设计提供了技术支撑。     

矿料级配对沥青混合料体积指标的影响

采用正交试验方法,研究了矿料级配对GTM和马歇尔法成型的AC-16型沥青混合料体积指标的影响,并采用SPSS统计软件对混合料体积指标与其矿料级配参数的关系进行了多元线性回归,发现成型方法不同,级配各因素对沥青混合料空隙率的影响大小排序并不一致,传统马歇尔击实可能会改变矿料级配的结构,而GTM混合料体积指标与其矿料级配参数的回归关系式可作为优化级配的依据。