沥青蠕变恢复性能快速检测方法研究

沥青蠕变恢复性能快速检测方法是一种基于空气加载和激光测量技术的沥青质量控制试验方法,该方法使用空气(或氮气)射流使沥青材料产生压痕,并用激光测量由此产生的变形和变形恢复。利用沥青蠕变恢复性能快速检测设备对基质沥青、SBS改性沥青和胶粉改性沥青分别进行不同温度下的空气压力加载试验,评价了沥青蠕变恢复性能快速检测方法的重复性,并与针入度试验方法建立相关关系以评价沥青蠕变恢复性能快速检测方法的可行性。研究结果表明：随着测试温度升高,沥青最大蠕变变形增大,而变形恢复率减小。沥青蠕变恢复性能快速检测方法在评价基质沥青和改性沥青性能时均具有较好的重复性,且沥青蠕变恢复性能快速检测评价指标与针入度之间具有较好的相关关系,可以采用沥青蠕变恢复性能快速检测方法代替针入度方法对不同类型沥青蠕变恢复性能进行快速评价。     

硅烷偶联剂对半柔性路面材料性能增强机理研究

为研究掺加硅烷偶联剂对半柔性路面材料的性能影响规律及作用机理,采用马歇尔稳定度、车辙、低温弯曲、冻融劈裂等试验,测试了添加不同掺量硅烷偶联剂的半柔性路面材料的力学性能与路用性能,并确定硅烷偶联剂的最佳掺量,采用高拍仪等仪器观察硅烷偶联剂基于界面改性原理的微观改性机理。结果表明：随着硅烷偶联剂掺量的增加,半柔性路面的高温性能、低温性能和水稳定性能均发生了不同程度的提高,同时其掺量对性能的影响存在峰值,马歇尔稳定度、动稳定度、弯拉应变与冻融劈裂强度比均在掺量为0.5%左右处达到峰值,超过峰值后性能随掺量增加而下降,最终确定硅烷偶联剂的最佳掺量为0.5%。通过测定连通空隙率和灌注率的变化定量反映界面紧密度,通过对比观察普通半柔性路面材料与硅烷偶联剂最佳掺量下的半柔性路面材料的水泥-沥青界面可明显发现,硅烷偶联剂能够在水泥基灌浆材料与沥青混合料之间发生一系列化学反应,从而通过改变水泥-沥青界面的形态,有效改善水泥-沥青界面稳定度并减少水泥-沥青界面裂缝,结合性能试验,硅烷偶联剂可通过界面优化改善半柔性路面的力学及路用性能。     

基于EDEM的螺旋布料摊铺沥青混合料均匀性研究

为了探究摊铺机螺旋布料系统的结构参数和工作参数对沥青混合料摊铺均匀性的影响,分析了沥青混合料颗粒之间的接触关系,进行了螺旋布料器三维实体建模,提出了以质量占比离异系数S_c作为均匀性评价指标。针对不同螺径、螺距和料位系数各相关参数进行仿真,得到S_c的关系变化曲线,最后利用数字图像技术开展了摊铺均匀性工程实测结果分析。结果表明：仿真分析的摊铺均匀性规律与工程实测的均匀性规律具有较好的一致性。     

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。     

沥青混合料胶砂填充设计法

采用弯曲梁流变试验(BBR)进行沥青胶浆黏弹性设计,用界限VCA对粗集料骨架进行沥青胶砂填充设计、胶砂填充设计法合成混合料级配,美国工程兵团旋转压实仪(GTM)对混合料进行抗剪切性能设计,建立混合料骨架结构行为和路面黏弹性能直接相关的矿料级配合成方法及沥青用量确定方法。     

基于MMLS3设备的OLSM抗反射裂缝性能研究

为评价开级配大粒径沥青碎石（OLSM）抗反射裂缝性能及其影响因素,采用MMLS3设备对1/2路面结构进行弯拉-剪切作用下反射裂缝模拟试验,测定不同集料粒径、分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比等影响因素下OLSM面层的瞬时应变幅值,分析不同影响因素下OLSM面层裂缝扩展规律。结果表明：OLSM面层随加载的累积应变、瞬时应变幅值和裂缝扩展速率均显著低于AC面层,终裂时其加载次数比AC面层提高了64.9%;随着公称最大集料粒径的增大,OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率显著降低,终裂时OLSM-30和OLSM-40面层加载次数比OLSM-25面层分别提高了20.2%和41.5%;随着分形维数的减小,OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率先提高后降低,终裂时加载次数先提高后降低;随着胶浆膜厚度和粉胶比的增大,OLSM面层随加载的瞬时应变幅值、裂缝扩展速率先提高后降低,终裂时加载次数先提高后降低。OLSM对裂缝扩展起到较好的抑制作用,具有良好的抗反射裂缝性能;大粒径集料对裂缝扩展起到较好的抑制作用,选用较大集料粒径的OLSM可有效提高其抗反射裂缝性能;随着分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比的增大,OLSM抗反射裂缝性能先提高后降低;采用分形维数2.39~2.43、胶浆膜厚度50~56 μm和粉胶比1.2~1.4设计OLSM,可有效提高其抗反射裂缝性能。     

沥青混合料疲劳性能试验与表征方法综述

针对沥青混合料疲劳耐久性设计参数的不确定性与不科学性问题,从疲劳试验方法及疲劳性能表征模型两方面对沥青混合料疲劳性能表征的发展现状、存在的问题进行了综述,并总结了其未来发展方向。沥青混合料疲劳性能主要通过室内外不同疲劳试验进行研究,不同试验方法所用沥青混合料试件的尺寸、形状,试件内部所处应力状态及试验条件皆各不相同,而沥青混合料是一种由沥青结合料与不同粒径矿料通过搅拌和碾压而成的多相、多组分、多尺度黏弹性混合料,其力学响应具有显著的时间、温度与应力状态相关性,不同试验方法所对应的加载速度、试验温度及应力状态存在较大的差异性,故其试验结果呈现出显著的不确定性,其疲劳性能表征模型参数也存在显著的差异性;此外,常用的室内材料疲劳试验方法大多为一维或二维应力状态下的疲劳试验,这与沥青路面结构实际服役过程中所处的三维应力状态不符;沥青混合料疲劳性能表征方程大多来源于一维应力状态下的疲劳试验结果,因此,用简单应力状态下的材料疲劳试验方法与性能表征模型难以客观表征三维应力状态下沥青路面结构的疲劳抗力,从而导致沥青路面疲劳耐久性设计存在较大的偏差。建议开发与沥青路面服役状态一致的三维应力状态下的疲劳试验方法,并建立三维应力状态下疲劳表征模型,以消除不同试验方法及试验条件对沥青混合料疲劳性能表征的影响,提高沥青混合料疲劳性能表征的有效性与完备性。     

基于耗散伪应变能的沥青疲劳动力学表征

沥青的开裂和塑性变形是疲劳损伤过程中的2个耦合子进程。为了分离沥青在疲劳损伤阶段的开裂子进程及塑性变形子进程及寻求疲劳损伤进程与2个子进程的关联特征指标,基于能量力学法及动力学理论研究沥青的疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程。首先采用能量力学法从沥青疲劳损伤阶段不同温度下的累积总耗散伪应变能（DPSE）分离出开裂导致的累积耗散伪应变能（DPSE_c）及塑性变形引起的累积耗散伪应变能（DPSE_p）;然后采用三参数模型来匹配沥青疲劳损伤进程、开裂及塑性变形子进程的耗散伪应变能,获得了能够定量描述能量耗散演变快慢的特征能量变化率;最后基于动力学理论建立沥青疲劳损伤阶段的特征能量变化率与温度的关系,并确定表征沥青疲劳损伤进程的动力学指标。结果表明：基质沥青及SBS改性沥青的DPSE,DPSE_c,DPSE_p的特征能量变化率与绝对温度倒数呈线性关系,DPSE_p的特征能量变化率随温度的增加而增加,而DPSE_c的特征能量变化率随温度的增加而减小,其原因是随着温度的升高,沥青塑性变形发展变快,而开裂则减缓;SBS改性沥青疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程的活化能（163.9,70.1,91.6 kJ·mol^-1）均大于基质沥青相应进程的活化能（94.0,47.0,45.8 kJ·mol^-1）,这表明SBS改性沥青抗开裂性能及抗永久变形性能均好于基质沥青;此外,SBS改性沥青及基质沥青疲劳损伤进程的总活化能等于开裂子进程及塑性变形子进程的活化能之和。因此,可通过活化能这一动力学指标将沥青疲劳损伤进程、开裂子进程与塑性变形子进程进行关联。     

就地热再生沥青混合料均匀性的细观评价指标

就地热再生能直接在现场一次性完成路面修复,但因其材料组成和施工工艺复杂等极易出现混合料不均匀问题,为解决此问题,尝试从集料入手,对就地热再生沥青混合料均匀性的评价指标进行研究。首先,采用数码相机获取就地热再生沥青混合料试件截面的数字图像,基于数字图像处理技术识别截面中所有新旧集料的细观结构;然后,采用环扇分割法将截面分成36个等面积区域,基于区域集料颗粒面积比和新集料颗粒偏离度分别提出集料均匀性评价指标D和新集料均匀性评价指标H;最后,通过改变RAP加热温度、RAP拌和时间、新沥青混合料拌和温度与新旧料混合时间4个因素,进行正交试验,进一步分析均匀性指标的变化规律和可靠性。结果表明：环形分区结合OTSU阈值分割方法可准确识别沥青混合料截面图像中的集料信息,保留绿色通道的方法可有效识别不同灰度值的新旧集料;对试件截面均匀性的定性分析初步验证了这2个均匀性指标的有效性;RAP加热温度与新沥青混合料拌和温度对D影响显著,RAP加热温度和新旧料混合时间对H影响显著;而且,随着RAP加热温度、新沥青混合料温度和新旧料混合时间的增加,就地热再生混合料的均匀性变好,这与以往的研究结论相一致,进一步验证了这2个均匀性评价指标的可靠性。     

价值工程理论在沥青混合料碳排放减排措施中的应用

沥青混合料碳排放减排措施是降低碳排放的有效手段,而对减排措施的选择将直接影响工程的质量和经济效益。本文运用价值工程理论的基本原理与方法,论述价值工程在减排措施选择中的应用方法和步骤,并结合工程实例,对减排措施方案的选择进行研究。结果表明,运用价值工程理论的方法可以择优确定沥青混合料碳排放减排措施。