沥青疲劳性能评价指标

为了确定沥青疲劳性能的评价指标,进行了5种沥青(烯烃类、天然沥青类、硬质沥青类、A-70#沥青和SBS沥青)及沥青混合料的室内疲劳性能试验,采用模量衰减到初始值的50%Nf50、累积耗散能比偏离无损直线20%对应的Np20、累积耗散能和疲劳因子G*sinδ 指标,分析各评价指标对加载模式的依赖性和各评价指标之间的区别与联系.结果表明,疲劳因子G*sinδ和累积耗散能无法明确确定沥青的疲劳寿命,不宜作为高模量沥青结合料的疲劳性能评价指标;在相同加载条件下, Np20约为Nf50的0.725倍,建议采用Nf50评价沥青结合料的疲劳性能.      

改性沥青疲劳破坏判定指标适用性

采用Malvern动态剪切流变仪, 在应力/应变2种荷载控制模式下对90#基质沥青、SBS改性沥青、岩沥青改性沥青、胶粉改性沥青、岩沥青/SBS复合改性沥青和岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CRCMA)进行了时间扫描疲劳试验; 采用5种疲劳失效定义方式确定了改性沥青疲劳寿命; 使用统计学分析方法评价了改性沥青疲劳破坏判定指标的适用性; 采用推荐指标对比分析了改性沥青的疲劳性能。研究结果表明: 基于归一化动态模量确定的指标独立于荷载控制模式和沥青种类; 基于相位角和累积耗散能比确定的指标显著依赖于改性沥青种类和荷载控制模式, 且不具备普适性; 基于耗散能变化率确定的指标仅适用于应力控制模式的疲劳寿命判断; 基于简化耗散能变化率确定的指标受沥青种类影响较小, 对本研究所有试验沥青均具有较好的疲劳寿命评价效果; 归一化动态模量和简化耗散能变化率确定的指标在应力/应变控制模式下的相关系数高达0.94, 平均绝对误差低于20%, 展现出了较好的相关性及等效的疲劳寿命排序结果, 由于其计算简单, 定义明确, 因此, 推荐其作为时间扫描疲劳试验中检测沥青疲劳失效的判定标准; 采用推荐指标对本研究试验沥青的疲劳寿命排序可知, 添加18%胶粉和5%岩沥青的RA/CRCMA在应力/应变2种控制模式下均展现出较优的抗疲劳性能。      

沥青疲劳特性的研究

受粘弹特性的影响,沥青的疲劳特性具有特殊性.目前已有研究发现沥青具有自愈性,即荷载停止作用后沥青的模量可以慢慢恢复.因此开展不同荷载作用模式下沥青疲劳特性的研究是十分必要的.文中借助于DSR研究了连续加载模式下沥青的疲劳特性,采用4种沥青疲劳评价指标(50%G*,DER,DR,δ)评价了沥青的疲劳特性,研究了沥青的自愈能力.研究表明:沥青的疲劳性能随着应力的增大而降低.当控制应力较大时,模量随着荷载作用次数的增加而减小;当控制应力较小时,出现硬化现象.50%G*,DER,DR,δ这几种疲劳寿命评价指标均存在一定的不足.沥青的自愈性对沥青的疲劳特性有重要影响.荷载停止作用初期,沥青模量的恢复程度较大.当时间足够长时,沥青的模量可以恢复到初始模量,但粘弹比例发生了变化.     

试样厚度对沥青疲劳性能影响研究

采用动态剪切流变仪(DSR),在应力加载模式下对不同厚度的沥青试样进行时间扫描试验。采用N_(f50)、N_(p20)和N_(fm)三种疲劳评价指标对沥青的疲劳寿命进行评价和对比分析,比较不同试样厚度条件下沥青的疲劳寿命,为选择沥青疲劳破坏的评价指标提供依据。结果表明:当沥青试样厚度不同时,由不同的沥青疲劳评价指标所得到的疲劳寿命存在一致性排序,即N_(p20)N_(f50)N_(fm);其中N_(f50)对沥青疲劳性能随试样厚度变化的区分度最大,可以作为评价和分析沥青试样厚度对其疲劳性能的评价指标;当沥青试样厚度为500μm时,沥青的疲劳寿命最长。     

水对沥青混合料疲劳寿命影响的试验研究

用冻融循环模拟沥青混合料的水损坏状态,采用劈裂疲劳试验分析对比了水对AC-25沥青混合料疲劳特性的影响。研究指标包括:破坏形式差异、疲劳寿命差异、疲劳参数差异以及级配。分析表明:经过1次冻融循环后的破坏劲度模量比未冻融时低约27%;在水损害状态下,沥青混合料的疲劳寿命较普通状态下大为缩短;且沥青混合料试样的疲劳寿命对应力水平更为敏感;沥青混凝土的抗疲劳性能从优到劣的集料级配排序为粗级配、细级配、级配中间值。     

橡胶沥青混合料低温抗裂性能评价

为评价橡胶沥青混合料AR-OSMA-13与SBS-SMA-13混合料的低温性能,采用低温弯曲试验,以破坏强度、破坏应变与劲度模量作为评价指标进行低温性能对比分析。通过室内试验结果得出：与SBS-SMA-13混合料相比,橡胶沥青混合料有较低的脆化点温度、较大的低温应变及劲度模量,呈现出很好的低温抗裂性能。橡胶沥青混合料拥有出众的低温路用性能,完全能够应用于高等级公路建设中。     

中面层沥青混合料低温性能的对比试验评价

为评价中面层沥青混合料的低温性能,对7种AC-20沥青混合料进行M2F梯形梁动态模量试验、小梁低温弯曲试验和中梁线收缩系数试验,分析复模量、相位角、最大弯拉应变、应变能密度和线收缩系数5个试验指标的评价结果及相关性,选出最优的低温性能评价指标。研究结果表明：采用不同的试验方法及评价指标分析各沥青混合料低温性能,结果存在明显差异。在评价指标方面：在-10℃下的相位角是M2F梯形梁动态模量试验的最佳评价指标,最大弯拉应变是小梁低温弯曲试验的最适宜指标,线收缩系数是评价沥青混合料低温性能较为合适的指标。在各沥青混合料低温性能优劣方面：SBS改性沥青混合料的低温性能最优,橡胶沥青和抗车辙剂改性沥青混合料的较为接近,高标号沥青混合料的低温性能比低标号沥青混合料的更好。适当提高粗集料含量可提升沥青混合料的低温性能,热再生沥青混合料的低温性能相对较差。     

高模量沥青稳定碎石性能试验

从高模量沥青稳定碎石的材料组成设计出发,通过动态模量和抗压回弹模量两种力学设计参数的测定,研究了高模量沥青稳定碎石的力学性能,通过车辙试验、冻融劈裂试验、劈裂试验及疲劳试验,分析了高模量沥青稳定碎石路用性能.试验结果表明:不同类型沥青对沥青稳定碎石的动态模量影响较大,高模量沥青稳定碎石的抗压回弹模量比普通沥青稳定碎石和改性沥青碎石分别提高了约24%和19%,且高模量沥青稳定碎石具有良好的高温性能、水稳定性能和疲劳性能,但低温性能较差.     

沥青混合料高温性能指标的试验研究及分析

通过大量的室内试验，对沥青混合料高温性能的四种评价指标(动稳定度、车辙试验相对变形、单轴蠕变试验劲度模量、Superpave混合料最大次数下的残余空隙率)进行了比较分析。提出了采用三项指标评价沥青混合料高温性能的评价方法。     

老化对沥青路面的影响

从老化后沥青混合料中回收沥青,并以该沥青在25℃时与未老化沥青针入度比,或在60℃时与未老化沥青粘度比来评价沥青混合料老化程度,采用劈裂试验对3种老化水平的马歇尔试件进行了破坏劲度模量测定,取破坏劲度模量的自然对数值与老化系数建立回归模型,破坏劲度模量和老化水平之间有很好的线性相关性,回归效果显著。     

基于劈裂蠕变的沥青混合料疲劳寿命预测

沥青路面的疲劳破坏是路面工程中最为常见的病害之一,而疲劳性能一直是沥青路面结构设计的重要技术参数指标之一．通过静载劈裂试验对沥青混合料的疲劳性能进行了研究,通过回归分析建立了劈裂蠕变破坏时间与劈裂疲劳破坏时间的对应关系．研究结果表明劈裂蠕变试验与劈裂疲劳试验具有很好的相关性,可以通过转换系数K将劈裂蠕变破坏时间转换为劈裂疲劳破坏时间,从而得到沥青混合料的疲劳寿命．     

胶浆流变特性对沥青混合料性能影响研究

通过试验研究粉胶比对沥青胶浆流变性能的影响,并进一步分析沥青胶浆对沥青混合料性能的影响。试验结果表明:沥青胶浆的复数模量、车辙因子、劲度模量、蠕变速率与粉胶比存在函数关系;矿粉过多将会给沥青胶浆低温性能、疲劳性能带来不利影响,随着粉胶比增大,混合料动稳定度增大、高温性能增强,但沥青混合料的最大破坏应变减小、低温抗裂性能降低。因此在实际工程运用沥青混合料要充分考虑粉胶比的选择。     

EBBR试验下沥青结合料低温性能评价指标

聚焦沥青结合料低温性能评价指标,基于流变学的弯曲梁流变仪试验、改进弯曲梁流变仪试验,分别分析了实际路面回收沥青、老化后的基质沥青、改性沥青低温流变性能规律;利用传统劲度模量及模量变化率指标展开了沥青的低温性能评价,提出了等效低温设计温度指标与温度差异值指标;在不同养护环境下进行模拟,利用低温等级损失指标对新制备、回收沥青展开了低温物理硬化影响因素研究;利用不同来源、不同品种沥青试验结果相互验证,从抗干扰能力、稳定性、评价准确度、直观性与指标获取难易程度等方面对上述指标进行分析,确立了4类指标对沥青低温性能的区分与评价能力。研究结果表明:回收沥青的实验室流变分析能够反映路面结构的低温抗裂水平,开裂严重路段沥青的模量明显高于其他路段,其数值差异可达130 MPa;新制备的SBS改性沥青与回收沥青低温加载规律一致性高,模量偏差低于15%,可有效搭建起实验室研究同实际路面病害处理需要的关系;传统指标数据稳定性偏弱,置信度仅为64.7%~82.3%,难以满足研究需要,温度差异值指标及低温等级损失指标在应用方面同样受到制约,对此仍需开展更多深入的研究。      

路面用普通沥青温度敏感性评价指标选择与分析

选用6种沥青及3个温度区间,研究了沥青在低温区、中温区、高温区的温度敏感性能,借助弯曲梁流变仪、动态剪切流变仪、布氏旋转粘度计,分别对各个温度区间的沥青温度敏感性能进行试验、分析。结果表明:选用低温模量指数表征低温区沥青的温度敏感性优势明显,选用中温模量指数作为中温区温度敏感性评价指标优势明显,选用粘温曲线斜率n作为高温区温度敏感性评价指标较为合理。     

SBS改性沥青低温评价指标及与混合料关联性分析

为了有效评价SBS改性沥青低温性能指标,基于流变学试验原理,通过滞后角、动粘度、复数模量及损失模量和动粘弹指标对不同类型SBS改性沥青低温性能进行评价,并采用灰关联分析方法,建立了沥青低温评价指标与混合料评价指标的关系。     

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。     

改性沥青和聚酯纤维对AC低温性能影响研究

通过3种试验方法对Superpave13和Superpave19级配下沥青混凝土的低温抗裂性能进行了研究。结果表明:添加纤维和SBS改性沥青使得沥青混合料出现破坏应变能、破坏应力、应变增长、劲度模量减小的趋势,可以明显提高沥青混合料的低温抗开裂能力,并且各型沥青混合料的劈裂破坏强度在不同的温度范围变化趋势不同,存在一临界温度(-10℃左右)使其出现峰值。3种混合料破坏荷载的大小顺序为:改性沥青>纤维混合料>普通沥青混合料,破坏应变也有同样的规律。由积分应变能试验获得的断裂韧度可以作为评价沥青混合料低温抗裂能力的有效指标。     

基于沥青路面结构层使用性能的养护罩面方案评价分析

动态模量(AMPT)一般用来评价沥青混合料的材料性能,常作为沥青混合料设计、沥青路面设计和评价分析的参数。选取青银高速公路不同罩面结构层、不同罩面材料、不同罩面时间的代表路段钻芯取样,进行室内AMPT试验,并对动态模量指标和流动度指标进行分析,旨在通过检测在役期路面沥青结构层的动态模量来评价其使用寿命,为养护罩面的时机提供数据支持。     

沥青混合料高温性能试验指标的对比分析

为了探究评价沥青混合料高温性能的最佳试验方法以及研究各试验指标之间的相关性,分别采用高温车辙试验、单轴贯入试验、马歇尔稳定度试验、动态模量试验来评价沥青混合料的高温稳定性。同时与沥青PG高温分级试验进行相关性分析。试验结果表明,沥青自身的复剪切模量与大多数指标的相关性都好; SBS-AC混合料具有最好的高温性能;利用车辙试验和高温低频条件下的动态模量能很好的评价沥青混合料的高温性能,且二者的相关性很好;单轴贯入试验得到的指标不能对同级配不同沥青混合料做出较好的区分;因此,在一定程度上,动稳定度和高温低频条件下的动态模量及车辙因子能更好的评价沥青混合料高温稳定性,建议在设计和质量控制中使用该指标。     

基于灰关联分析的环氧沥青混合料抗弯拉性能研究

通过对沥青混合料开裂机理的分析,采用能综合反映沥青混合料强度和变形特性的弯曲应变能密度临界值作为环氧沥青混合料抗弯拉性能的评价指标.在M TS810材料试验机上进行不同温度条件下环氧沥青混合料的小梁弯曲试验.采用灰色关联分析法分析了不同温度条件下环氧沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变及弯曲劲度模量等指标与混合料弯曲应变能密度临界值的相关联程度.研究表明,与弯拉强度、临界弯拉应变相比,弯曲应变能密度临界值能较为科学地评价环氧沥青混合料的抗弯拉性能;弯曲劲度模量与应变能密度临界值指标的关联性较差,因此,弯曲劲度模量作为环氧沥青混合料抗弯拉性能评价指标还有待于进一步研究.