泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性及其长寿命冷再生沥青路面结构优化

为了研究新旧沥青长期融合作用下泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳耐久性,采用4点弯曲疲劳试验,对80%、100%的RAP泡沫沥青冷再生混合料进行了低应变水平下的疲劳试验,分析RAP、再生剂、模拟服役时间对泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的影响规律,拟合回归了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程,确定了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变,进而优化了长寿命泡沫冷再生沥青路面结构。结果表明:添加再生剂对泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能和抗疲劳性能有显著增强作用;增大荷载应变水平显著降低了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命对应变水平变化极为敏感,增大RAP掺量或添加再生剂均能改善冷再生混合料的抗疲劳性能;室内放置期间,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命同样存在增长过程;将泡沫沥青冷再生混合料中的RAP仅作为黑色集料,低估了泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。推荐泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变为100με。在此应变水平下,泡沫沥青冷再生路面满足长寿命沥青路面抗疲劳性能要求。     

再生剂对乳化沥青重复冷再生混合料特性的影响

为研究乳化沥青重复老化冷再生混合料结构特性,掌握沥青老化程度对路用性能的影响规律,利用基本性能试验、劈裂强度试验、动态加载疲劳试验及水稳定性试验对掺加不同再生剂的混合料体积参数和性能指标进行分析。结果显示,再生剂能显著改善混合料的力学性能、抗水损害能力和抗疲劳特性,提高重复老化再生混合料的劈裂强度和劈裂最大荷载,降低混合料的空隙率和RAP料重复老化对混合料劈裂强度的劣化作用;随着应力比的增加,再生混合料的荷载呈线性增加趋势,疲劳作用次数呈指数函数下降趋势,且再生剂对混合料疲劳作用次数的改善效果逐渐降低,对疲劳破坏荷载的改善效果无显著变化。     

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。     

路孚8000改性沥青及混合料性能试验研究

研究了路孚8000沥青改性剂的各项性能。对路孚8000不同掺量下的沥青胶结料进行了基本性能试验,并对掺加路孚8000后的改性沥青混合料进行了高温车辙、低温弯曲、冻融劈裂和疲劳试验。结果表明:路孚8000沥青改性剂可以改善沥青的感温性和抵抗荷载变形的能力;加入路孚8000改性剂后,沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及抗疲劳性等性能军得到了增强,尤其是高温抗车辙性能得到了较大的提高。     

PE/TLA复合改性高模量沥青混合料的结构特性

为研究PE/TLA复合改性高模量沥青混合料的路用性能,采用抗压回弹模量、动态模量、低温弯曲、高温变形及弯曲疲劳试验对PE/TLA高模量沥青混合料结构的各项性能进行验证。结果显示:PE/TLA高模量沥青混合料具有较高的抗压回弹模量和动态模量、良好的高温抗车辙和抗疲劳性能,而低温抗裂性能、水稳定性能略低于SBS改性沥青混合料;PE/TLA高模量添加剂具有较低为温度敏感性,其抗压回弹模量随温度的增加呈缓慢下降趋势,高温累积变形随荷载作用次数增加而显著提高。     

新型沥青混凝土添加剂性能评价

对一种新型沥青混凝土添加剂(路孚8000)进行了研究。通过不同掺量下沥青胶结料的针入度、软化点、稠度、延度及测力延度、直接拉伸、弯曲梁蠕变和弹性恢复试验,表明该添加剂可以改善沥青的感温性和抵抗荷载变形的能力。对改性沥青混合料进行高温车辙、低温弯曲、冻融劈裂和疲劳试验,表明其各项性能尤其是高温抗车辙性能均得到了较大的提高。     

不同疲劳分析指标对再生沥青混合料疲劳性能评价的对比研究

随着高速公路旧路改造工程逐步增多,高速公路再生沥青混合料的使用正在逐步推广,抗疲劳性能作为再生沥青混合料的一重要指标,也越来越受到重视。采用50%劲度模量衰减标准、能量比判断标准、归一化劲度模最峰值疲劳标准、能量变化率疲劳标准、R~2变化率疲劳标准这五种不同的疲劳分析指标,分别对添加A、B、C三种不同再生剂的再生沥青混合料的疲劳性能进行比较,评价不同改性剂对于改善再生沥青混合料疲劳性能的优劣,同时对比分析五种不同的疲劳评价指标之间的区别和相关性。研究验证了,高速公路再生沥青混合料添加合适的再生剂后,抗疲劳性能仍能满足路用要求,而且不同分析指标对于同种情况下的再生沥青混合料疲劳性能评价结果是一致的。     

玄武岩纤维对高速公路沥青混凝土抗疲劳性能改善的研究

为探讨玄武岩纤维对于增强高速公路沥青混凝土抗疲劳性能的适用性,采用四点弯曲小梁试验机分别在300×10-6,400×10-6,500×10-6,600×10-64种应变水平下进行实验,比较分析了不添加玄武岩纤维、添加(质量分数)0.05%、0.3%正常玄武纤维,以及添加0.3%废渣玄武岩纤维4种沥青混合料的疲劳性能。研究表明,玄武岩纤维能显著改善高速公路沥青混凝土的抗疲劳性能,而且添加0.3%玄武纤维的沥青混合料的疲劳寿命要好于0.05%,但是即便是很少量的玄武纤维(0.05%掺量)在改善沥青混合料疲劳性能方面仍然有很大的优势。而对于废渣纤维而言,在低应变下(300×10~(-6),400×10~(-6))对于沥青混合料的疲劳性能改善明显,若能剔除其中的球状颗粒,也可以一定程度改善沥青混合料的抗疲劳性能。     

中面层沥青混合料改性前后疲劳性能对比研究

采用材料试验系统MTS810进行小梁应力疲劳试验,通过对中面层采用的级配AC-20、LAC-20和SAC-20沥青混合料改性前后的耐疲劳性能进行对比分析发现:除级配SAC混合料外,级配LAC和级配AC混合料改性后的抗疲劳性能均有提高,在相同应力比情况下,级配LAC混合料改性后其抗疲劳性能提高显著.在一定应力水平作用下,随着应力比的提高,载重量的增大,级配LAC混合料改性后的疲劳寿命增加的幅度逐渐减小,在较低应力比情况下,其抗疲劳性能明显增强.荷载应力水平不同,改性沥青混合料疲劳寿命提高的倍数不同,基本随着荷载应力水平的提高,疲劳寿命提高的倍数逐渐减小.     

改性沥青胶浆的疲劳评价研究现状

沥青路面的疲劳破坏是重复交通荷载作用导致的最常见最复杂的破坏形式之一。改性沥青显著改善了混合料的抗疲劳性能,但目前缺少涵盖改性沥青性能的沥青胶浆疲劳定义。该文介绍了目前世界上基于剩余模量、能量耗散等概念对沥青疲劳损伤的定义以及相应存在的问题。     

基于不同设计方法的沥青稳定碎石弯曲疲劳特性

研究采用三点弯曲疲劳试验对沥青稳定碎石进行疲劳性能研究,分析不同设计方法下不同公称最大粒径对混合料疲劳性能的影响。试验结果表明,采用Superpave法设计的混合料抗疲劳性能最好,但对应力的变化较为敏感;依据《规范》推荐的级配中值混合料抗疲劳特性与采用贝雷法设计的混合料的抗疲劳特性相当,但采用贝雷法设计的混合料对荷载应力的敏感度最小;粒径较小、细集料含量较高、均匀密实的混合料抗疲劳性能较好。设计方法对n值和k值有显著性影响,而公称最大粒径及其与设计方法的交互作用对n值和k值影响较小。     

沥青混合料疲劳损伤阈值分析

本文首先介绍了沥青混合料疲劳失效机理的研究方法,然后基于断裂能密度并结合四点弯曲疲劳试验及DSCM数字散斑测量系统,分析并计算了基质和SBS改性2种沥青混合料的疲劳损伤阈值。本文从新的角度阐释了沥青混合料的疲劳失效机理,并得出对于同一级配的沥青混合料而言,在同种条件下,改性沥青混合料的抗疲劳性能优于基质沥青混合料的抗疲劳性能。     

高RAP掺量热再生混合料抗裂性能研究

采用低温蠕变、低温弯曲、约束试件温度应力和三分点加载疲劳试验从不同角度揭示了RAP掺量对热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,通过抗裂性能试验分析了木质素纤维、玄武岩纤维、橡胶粉、BRA岩沥青、SBR、硅藻土6种添加剂对高RAP掺量热再生混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明,随着RAP掺量增大,热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能均下降,低温抗裂性不足是制约厂拌热再生混合料增大RAP掺量的主要技术瓶颈,掺加6种添加剂后热再生混合料低温抗裂性能均有一定程度提高,抗疲劳性能显著增大,玄武岩和木质素纤维对热再生混合料低温性能和抗疲劳性能贡献最大,而BRA岩沥青效果最差,建议优先选择玄武岩纤维来改善高RAP掺量热再生混合料的抗裂性能。     

疲劳耐久抗车辙剂路用性能室内研究

国内外抗车辙技术可使沥青混合料的动稳定度满足行车要求,但抗疲劳性能并不十分理想.将抗车辙剂产品改良后生成新型的疲劳耐久抗车辙剂,在室内对其高温路用性能、水稳定性、低温路用性能进行研究,得到了较理想的研究成果.     

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.     

行车荷载与温度综合作用下沥青路面疲劳损伤分析

沥青混合料的劲度模量是温度与荷载作用时间的函数,沥青路面疲劳损伤不仅与行车荷载的反复作用有关,而且需要考虑温度因素的影响。文中采用沥青结构层温度场预估模型和疲劳寿命预测方程,结合沥青混合料劲度模量和Miner疲劳损伤累积定律,预估并分析行车荷载与温度综合作用下沥青路面的疲劳损伤,进而对不同的行车荷载与温度组合作用下沥青路面疲劳损伤的结果进行比较。结果表明:温度对沥青结构层的疲劳损伤有较大的影响,随着温度的升高,沥青混合料劲度模量减小,沥青结构层的疲劳损伤增加;行车荷载与温度综合作用下沥青路面疲劳损伤比仅考虑行车荷载作用下沥青路面疲劳损伤增加30%~40%;考虑温度作用时,重载车辆对沥青路面疲劳损伤的影响更大。     

加入新型添加剂的沥青混合料路用性能研究

对加入新型添加剂的沥青混合料的路用性能进行了分析。主要结合国内市场上的几种新型添加剂TPS、路孚8000及Sasobit做了沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能和水稳定性能方面的试验及分析,并与SBS改性沥青混合料的性能进行了对比分析。结果表明,TPS和SBS对各种性能都有很大改善;路孚8000对高温性能改善较多,其他性能也都有所改善;Sasobit主要改善高温性能,其他性能基本不变。最后对加入3种新型添加剂的沥青混合料及SBS改性沥青混合料的经济性进行了分析。     

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.     

沥青稳定碎石抗疲劳性能研究

采用三点弯曲疲劳试验对沥青稳定碎石进行疲劳性能研究,分析不同设计方法下不同公称最大粒径对混合料疲劳性能的影响.试验结果表明,采用Superpave法设计的混合料的抗疲劳性能最好,但对应力的变化较敏感;依据公路规范推荐的级配中值设计的混合料的抗疲劳特性与采用贝雷法设计的混合料的抗疲劳特性相当,但采用贝雷法设计的混合料对荷载应力的敏感度最小;粒径较小、细集料含量较高、均匀密实的混合料的抗疲劳性能较好;设计方法对n值和k值有显著影响,而公称最大粒径及其与设计方法的交互作用对n值和k值影响较小.     

沥青胶浆对沥青混合料抗疲劳性能的影响

文中以AC-25沥青混合料为研究对象,选用某施工现场的原材料,通过调整混合料的粉胶比来改变沥青胶浆的组成,以此探讨其对沥青混合料抗疲劳性能的影响。文中通过水洗、过筛2种方法,控制混合料0.075 mm筛孔的通过率,微调集料级配,以达到改变沥青胶浆组成,按照不同沥青胶浆组成进行抗疲劳试验,研究沥青胶浆组成对AC-25沥青混合料抗疲劳性能的影响。研究表明相同沥青胶浆组成混合料的疲劳寿命与应力比变化趋势相同,均存在一定的对数关系;在级配基本不变或发生细微变化的情况下,混合料疲劳寿命的ln值与粉胶比存在二次关系,且存在最值;对于长用作沥青下面层的AC-25沥青混合料,决定沥青胶浆组成的粉胶比在1.5~1.6时,混合料抗疲劳性能达到最优。