温度-盐分-冻融耦合作用下沥青混凝土疲劳寿命研究

为提高寒冷地区沥青路面的疲劳性能,对AC-16型沥青混凝土进行未冻融和冻融条件下的劈裂疲劳试验,得到了其应力疲劳方程.研究了温度、盐分和冻融循环次数耦合作用下,沥青混凝土疲劳寿命的变化规律.研究结果表明:沥青混凝土的疲劳寿命与其劈裂抗拉强度具有明显的相关性,即劈裂抗拉强度越高,疲劳寿命越大.温度、冻融循环和氯盐的侵蚀是影响沥青混凝土疲劳性能的重要因素.在相同的冻融循环温度下,随着冻融循环次数的增加,沥青混凝土疲劳寿命降低;在相同的冻融次数下,随着冻融温度的降低,沥青混凝土疲劳寿命降低.经饱和氯盐溶液冻融的沥青混凝土疲劳寿命明显低于经清水冻融的沥青混凝土疲劳寿命,说明盐分能够加剧沥青混凝土的疲劳破坏.     

矿物纤维沥青混合料路用性能研究

通过对掺加矿物纤维的SBS改性沥青混合料的马歇尔性能、水稳定性能、低温抗裂性能、高温车辙性能和疲劳性能试验,全方位地研究矿物纤维沥青混合料的性能.结果发现:掺加矿物纤维后,在体积指标接近的情况下,改性沥青混合料的马歇尔稳定度增大;增加了矿料沥青膜的厚度,使混合料中的结构沥青比例增加,改善了混合料的水稳定能力;能够增加沥青混合料低温最大弯拉应变,增强其低温抗裂性能和高温稳定性,动稳定度明显提高;能够增大沥青混合料的抗疲劳寿命,最大程度地延缓混合料的破坏进程.最后对矿物纤维沥青混合料的社会经济效益进行了分析.     

钢桥面灌注式树脂混凝土铺装材料与结构研究

为解决桥面系刚度不足时正交异性板的疲劳开裂和铺装的早期破坏问题,基于适度提高铺装材料模量和路用性能的思路,研发灌注式树脂混凝土(PRC)和相应铺装结构。通过室内试验,研究灌注用树脂性能、PRC路用性能和PRC铺装结构层间黏结性能;通过有限元建模和计算,分析PRC铺装结构的受力特点和对正交异性板疲劳细节的保护作用;采用复合梁疲劳试验和缩尺模型加速加载试验对PRC铺装的结构性能进行检验。结果表明:PRC具有优良的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性,满足沥青混合料技术要求,并具有较长的疲劳寿命;PRC铺装结构的层间黏结强度优于环氧沥青混凝土和浇注式沥青混凝土铺装结构;PRC铺装结构具有较小的表面拉应力和较大的底剪应力,但均远小于材料强度和层间黏结强度,且优于常用沥青混凝土铺装;采用PRC铺装结构,正交异性板疲劳细节的应力降低了20%左右,肋间相对挠度、最小曲率半径和相对挠跨比均更为有利,对桥面系起到了更好的保护作用;复合梁五点脉动弯曲疲劳寿命超过100万次,表明PRC铺装结构防水黏结层性能满足要求;加速加载试验中,加载12万次后PRC铺装结构无车辙,正交异性板无裂缝。工程应用结果表明,PRC及铺装结构工艺合理,铺装及正交异性板均未发现病害。     

回收料掺量对温拌再生SMA沥青混合料性能的影响

为了优化出最佳的回收沥青路面材料(RAP)掺量(质量分数),通过室内试验研究了RAP掺量对Sasobit、Evotherm、Aspha-min三种温拌再生SMA沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳耐久性的影响,并将其与普通SMA和热再生SMA沥青混凝土进行了对比。结果表明:基于表面活性剂的温拌技术可使热再生混合料的出料温度降低20~30℃,采用温拌技术可将RAP掺量提高到50%;3种温拌再生SMA沥青混合料的高温稳定性随RAP掺量的增加先升后降,且在RAP掺量为30%~40%时出现峰值,水稳定性、低温抗裂均随RAP掺量的增加而逐渐降低,增大RAP掺量对温再生沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命影响不大,但会大幅度降低高应变水平下的疲劳寿命;温拌再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性较热拌再生沥青混合料差,高温稳定性和低应变水平下的疲劳性能优于热拌再生沥青混合料;在相同RAP掺量情况下,Evotherm温拌再生沥青混合料的综合路用性能最优,RAP掺量小于40%时温再生SMA混合料的各项路用性能均满足现行施工规范的要求,推荐用于温拌再生SMA混合料的最大RAP掺量为40%,工程实践中可根据道路所在气候分区特点综合考虑RAP掺量。     

掺抗车辙剂沥青混合料性能试验研究

高速公路沥青混凝土路面车辙问题是困扰公路界的一大难题.通过采用东海A-70及东海SBS改性沥青,对4种AC-20沥青沥青混合料高温稳定性、低温性能及水稳定性进行了室内研究.试验结果表明:抗车辙剂可显著提高沥青混合料高温稳定性,降低沥青混合料温度敏感性,同时可以提高沥青混合料水稳定性,且低温性能降低较小.掺抗车辙剂沥青混合料可满足南方高温多雨地区的需要,具有一定的推广价值与应用前景.     

环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥桥面铺装层的使用条件和受力状态十分恶劣,对铺装层材料要求非常高.环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的耐疲劳和耐腐蚀性能,优良的高温稳定性和水稳定性,并且在低温条件下的收缩系数与钢板相近,导致其温度应力大幅度的降低.因此,环氧沥青混凝土适合用作大跨度钢桥桥面铺装材料.     

盐溶液与高温耦合作用下沥青混合料性能衰变规律及防治措施

为准确评价盐-湿-热循环作用对沿海含盐高湿区沥青混合料路用性能和疲劳性能的损伤规律,针对沿海高温多雨地区沥青路面在荷载、高温、海盐水冻融循环作用下剩余弯拉强度和疲劳寿命进行研究,制定了适宜的盐-湿-热循环试验方案,分析给出了盐-湿-热循环作用下沥青混合料路用性能、疲劳性能的损失率计算模型。进而对比分析了硅藻土、岩沥青、木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维、抗剥落剂ARM、消石灰对含盐高湿环境沥青混凝土路用性能和疲劳性能的改善效果。试验结果表明:在盐-湿-热循环过程中沥青混合料的车辙试验动稳定度、弯曲应变、弯拉强度、疲劳寿命能衰变规律符合logistics生长曲线模型。沥青混合料各项路用性能、力学性能、抗疲劳性能劣化程度随着盐溶液浓度增大而增大,当盐溶液溶度超过10%后,继续增大盐溶液浓度沥青混合料性能劣化速率减小;前20次盐-湿-热循环作用下沥青混合料路用性能衰变劣化程度较为明显,继续增大盐-湿-热循环次数后沥青混合料高低温和水稳定性能劣化速率减小,可采用10%盐溶液浓度和盐-湿-热循环20次来模拟盐-湿-热侵蚀环境对沥青路面的负面影响;纤维类添加剂对含盐高湿环境沥青混合料抗疲劳性能、低温性能及高温性能改善效果最优,硅藻土对沥青混合料水稳定性改善效果最好,抗剥落剂和消石灰对沥青混合料在盐-湿-热循环作用后路用性能改善效果最差,建议在沿海含盐高湿地区优先采用玄武岩纤维来提高沥青混合料的水稳定性和抗疲劳耐久性能。     

环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥桥面铺装层的使用条件和受力状态十分恶劣,对铺装层材料要求非常高.环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的耐疲劳和耐腐蚀性能,优良的高温稳定性和水稳定性,并且在低温条件下的收缩系数与钢板相近,导致其温度应力大幅度的降低.因此,环氧沥青混凝土适合用作大跨度钢桥桥面铺装材料.     

SBS改性沥青混合料自愈合能力影响因素的优化

沥青这种有机胶凝材料,在一定的时间、温度条件下,其自身具有愈合能力,同理沥青混合料在一定的时间和温度条件下亦具有愈合特性,但其自愈合效果仅能在最佳环境条件下达到理想状态。为了研究沥青混合料的愈合影响因子,探索最佳愈合条件,提高路面养护过程中沥青混合料的自愈合能力,选取常用的沥青路面表面层SBS改性沥青混合料为研究对象,采用控制应变的小梁四点弯曲疲劳破坏-愈合-疲劳破坏试验,对沥青混合料破坏愈合前后的疲劳寿命进行了对比研究,同时采取了愈合后的疲劳寿命恢复百分率作为评价指标。采用多因素多水平正交试验,对不同愈合时间、愈合温度以及应变条件下沥青混合料的自愈合特性进行了系统研究。研究结果表明:对于SBS沥青混合料,愈合温度和愈合时间均与沥青混合料的疲劳寿命恢复率呈正相关,但愈合温度不能超过沥青胶结料的软化点,否则影响沥青混合料高温稳定性;而应变大小与疲劳寿命恢复率呈反比关系,随着应变的增大,沥青混合料的疲劳寿命恢复率减小;愈合温度对沥青混合料的自愈合效果影响最为显著,愈合时间影响次之,应变大小影响最小;对于SBS改性沥青混合料,其最佳愈合条件是温度60℃,愈合时间6 h,应变1 000με。因此,在路面养护过程中,较高温度和控制交通量及超荷载条件可有效提高沥青路面自愈合能力。     

纤维沥青混合料性能试验分析

通过对纤维沥青混合料的水稳定性试验、高温稳定性、低温抗裂性和疲劳性能试验全面研究纤维沥青混合料的性能。结果发现:纤维和沥青的粘附性很好,掺纤维后沥青混合料水稳定性也得到了提高,但应注意控制混合料的空隙率;纤维使混合料高温稳定性增强,动稳定度明显提高;建议在车辙试验采用动稳定度为指标时,剔除部分虚假试验结果,正确评价混合料高温稳定性。同时,验证了纤维对混合料低温抗裂性和疲劳寿命都有提高作用,而且聚合物纤维对混合料各方面性能改善作用都较明显,木质素纤维对混合料水稳性改善明显。