轴重与胎压对半刚性基层沥青路面动力响应影响理论研究

采用多目标参数评价方法,分析了车辆轴重和胎压对路面结构动力响应的影响,建立移动荷载下粘弹性层状体系动力学模型。结果发现,路面结构动力响应随着轴重和胎压的增加而增加,轴重和胎压对路面结构的动力响应具有耦合性。0.7 MPa胎压下,轴重达到250 kN时,面层底部弯拉应变和土基顶部竖向压应变均小于永久性路面结构设计指标,可作为校核指标;面层底部水平剪应变远大于层底弯拉应变,可作为半刚性基层沥青路面动态设计的主要设计指标。因此,提高面层与基层之间的粘结强度是提高半刚性基层沥青路面结构使用寿命的关键。     

热分析动力学研究环氧沥青混凝土的固化条件

采用热分析动力学的方法确定了环氧体系的固化反应为自催化反应类型,利用非线性回归建立了环氧体系的固化反应模型,计算得到环氧体系的反应为1级与n级平行的自催化反应。根据其固化反应模型推算出了不同温度程序下环氧体系的反应时间和反应程度,从而为环氧沥青混凝土的施工以及最终开放交通的时间提供了重要的依据。研究结果表明,温度的升高可以大大缩短环氧体系的固化时间,建议在气温较高的季节进行施工;环氧体系完全固化所需的时间约为固化反应程度达到80%所需时间的3倍。结合马歇尔试验结果可知,当固化反应程度达到80%时,环氧沥青混凝土已具有较高强度,可以开放交通;当外界温度为30℃左右时,约需60 d可以达到80%的固化反应程度,进而可以开放交通。     

高模量沥青研究与性能试验

在介绍高模量沥青研究过程和原材料试验的基础上,进行了3种高模量沥青性能试验,同时进行高模量沥青混合料验证试验。结果表明,高模量沥青的针入度为20~50(0.1 mm),软化点≥60℃,脆点≤-10℃,135℃动力粘度<3 Pa.s,PG等级为PG76-22;高模量沥青混合料高温抗车辙性能、动态模量、抗水损害性能、经济性能均强于SBS改性沥青和辽河AH-90#基质沥青混合料,证明了在路面中面层应用高模量沥青混合料是解决高温状态下路面产生车辙病害的有效途径。     

矿物纤维改善沥青混合料高温稳定性研究

分别采用动态模量试验、动态蠕变试验和车辙试验研究了玄武岩矿物纤维对沥青混合料的粘弹特性及高温稳定性的影响。研究结果表明,矿物纤维掺入后沥青混合料的动态模量和相位角具有相同的变化规律,且纤维的使用能提高沥青混合料的动态模量,表明玄武岩矿物纤维能明显提高沥青混合料的劲度,而60℃时沥青胶浆和沥青混合料的车辙因子增大。高温动态蠕变试验结果也表明,掺入矿物纤维后沥青混合料的流动值增大,达到流动值时循环荷载产生的应变和经历10 000次荷载作用后的应变均能得到大幅度的降低。与未掺矿物纤维相比,掺加0.4%矿物纤维后沥青混合料的动稳定度由5 869次/mm提高到7 656次/mm,同时车辙深度减小,表明矿物纤维能明显提高沥青混合料抵抗高温流动变形的能力。     

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。     

不同稳定剂对SBS改性沥青稳定效果的对比研究

通过试验测试不同老化时间样品的针入度、软化点和延度比较其相容性和路用流变学性能指标的变化,分析体系宏观稳定性和稳定剂性能特征,并通过形态结构照片分析稳定剂改善的效果。结果表明,加入稳定剂后改性沥青的高温储存稳定性明显改善,同时加入FD-06无硫稳定剂的改性沥青在热储存过程中性能更加稳定,不易离析。沥青中的部分组份具有化学活性,利用其活性点,引入带有活性基团的反应物,并通过被引入分子的化学结构的调节改善SBS与沥青的相容性,从而制备储存稳定性良好的SBS改性沥青。化学改性技术的应用提高了路用改性沥青的性能/价格比。     

低温压实对沥青混合料路用性能的影响

利用现场实测结果,确定了低温成型的温度范围。通过对AC-13改性沥青混合料在不同压实温度下的密实性、强度特性、水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性等指标的室内试验,研究了低温压实对沥青混合料路用性能的影响。结果表明:(1)随着压实温度的降低,沥青混合料的各种性能指标不断变差,其空隙率、压实度、稳定度、常温劈裂强度、动稳定度、低温劈裂强度、低温弯拉强度以及线收缩系数等指标与压实温度具有非线性相关性,而残留稳定度、冻融劈裂残留强度比及低温弯拉应变等指标具有线性相关性;(2)存在一个低温压实临界温度,当压实温度低于此值后,沥青混合料的路用性能显著下降。而当路面施工受条件限制处于冬季低温环境时,可采用此低温临界温度来控制现场压实。     

表面排水条件对饱水沥青路面动力响应的影响分析

首先建立动态荷载作用下,饱和状态沥青路面轴对称瞬态动力分析有限元模型,并给出有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;而后分析表面排水和表面不排水两种条件下的竖向位移、竖向应力、水平应力、剪应力和孔隙水压力沿深度方向的分布和时程变化,以确定表面排水条件对饱和状态沥青路面动力响应的影响。结果表明,与表面排水条件相比,表面不排水状况对位移场影响不大,而对应力场影响较大;后者在轮胎边缘外侧产生了较大的竖向拉应力,同时产生了更大的正孔隙水压力,使得路面结构处于更加不利的受力状态。     

沥青路面大修结构组合研究

为选择沥青路面大修重建时的路面结构,先根据沥青路面新建结构和大修结构的不同提出大修结构组合设计原则。根据该原则,在总结沥青路面抗开裂、车辙和水损害的结构措施以及国内外的半刚性基层、柔性基层、组合式基层和刚性基层沥青路面等结构的基础上,针对旧沥青路面主要病害已知的特点,分别推荐出抗开裂、车辙和水损害的沥青路面大修结构组合,而且抗水损害的沥青路面大修结构还分别考虑了水分来自于路表和地下等不同的情况。研究成果可以有效避免或推迟大修后的沥青路面出现与旧路面相同的病害,并可为新建沥青路面结构的选择提供借鉴。     

水泥混凝土路面白改黑工程中沥青找平层原材料试验及性能研究

水泥路面白改黑工程中沥青找平层起着提供沥青加铺层工作平台和防反射裂缝的作用。通过对不同类型沥青混合料进行原材料试验和对应性能测试,可以确定出符合工程需要的沥青找平层结构。