多种沥青混合料疲劳性能的比较

在对应的设计空隙率下,进行考虑自愈合作用的多种沥青混合料疲劳性能的对比研究.采用Nf50法判断基质沥青混合料疲劳寿命,采用NfNM法判断改性沥青混合料疲劳寿命.结果表明:当未考虑自愈合作用时,AC-13terminal blend(TB)胶粉+SBS改性沥青混合料具有最好的疲劳寿命,随后依次为ARAC-13橡胶沥青混合料、AC-13SBS改性沥青混合料和AC-13TB胶粉+岩沥青改性沥青混合料等;当考虑自愈合作用后,ARAC-13橡胶沥青混合料具有最好的疲劳寿命,随后依次为AC-13TB胶粉+SBS改性沥青混合料、AC-13SBS改性沥青混合料和AC-13TB胶粉+岩沥青改性沥青混合料等.TB胶粉改性沥青混合料及其各类复合改性沥青混合料具有极大的科研和应用价值.     

基于疲劳性能的应力吸收层混合料设计指标

以基质沥青与胶粉搅拌制备橡胶沥青,以基质沥青与SBS改性剂搅拌制备SBS改性沥青,然后分别采用相应的级配设计橡胶沥青应力吸收层混合料和SBS改性沥青应力吸收层混合料.选取目前常见的Strata应力吸收层混合料为对比材料,通过大量四点弯曲小梁疲劳试验（15℃）对这3种改性沥青混合料进行1500×10-6应变下的疲劳试验,分析混合料疲劳寿命与胶粉掺量(质量分数)、SBS改性剂掺量(质量分数)及改性沥青针入度、软化点、黏度的关系.结果表明：Strata应力吸收层混合料在1500×10-6应变下的疲劳寿命为302023次,因此以1500×10-6应变下疲劳寿命≥3×106次作为应力吸收层混合料的设计指标.橡胶沥青应力吸收层混合料疲劳寿命与胶粉掺量和橡胶沥青177℃黏度具有很好的相关性,按设计指标进行橡胶沥青应力吸收层混合料设计时,要求胶粉掺量为19.6%～20.5%,橡胶沥青177℃黏度维持在3.4～3.6Pa·s.SBS改性沥青应力吸收层混合料疲劳寿命与SBS改性剂掺量和SBS改性沥青针入度、软化点、135℃黏度具有很好的线性相关性,按设计指标进行SBS改性沥青应力吸收层混合料设计时,若A型、B型SBS改性剂混合使用,则要求SBS改性剂掺量≥6.5%,SBS改性沥青针入度≤5.1mm,SBS改性沥青软化点≥93℃,SBS改性沥青135℃黏度≥1.95Pa·s;适当加大油石比和调整级配中关键筛孔通过率可增大SBS改性沥青应力吸收层混合料疲劳寿命;B型SBS改性剂更适合用在SBS改性沥青应力吸收层混合料设计中.     

废旧橡塑改性沥青及混合料的技术性能研究

利用自主研发的废旧橡胶塑料复合改性剂制备了废旧橡塑改性沥青,通过室内试验评价了废旧橡塑改性沥青的技术性能.在此基础上,以废旧橡塑改性沥青作为胶结料制备了AC-13型沥青混合料,测试了其高温性能、低温性能、水稳定性和疲劳性能,并与山东省常用的SBS改性沥青和橡胶改性沥青技术性能进行了对比.结果表明:废旧橡塑改性沥青及其沥青混合料具有高温稳定性和水稳定性优势,低温性能介于橡胶改性沥青和SBS改性沥青之间,疲劳性能接近SBS改性沥青.利用废旧橡胶和废旧塑料的各自优势对沥青进行复合改性,在提高沥青混合料路用性能方面具有发展潜力.     

老化作用下沥青混合料的疲劳及自愈合性能

通过四点弯曲疲劳试验,分析了老化作用下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料和基质沥青混合料的疲劳及自愈合性能.结果表明:老化作用显著削弱了沥青混合料的抗疲劳性能,SBS改性沥青混合料的抗疲劳性能优于基质沥青混合料;老化程度和损伤程度对沥青混合料的自愈合能力影响最为显著;适当延长愈合时间和适宜的愈合温度可以提高沥青混合料的愈合率,但老化程度和损伤程度会削弱其自愈合能力;未老化条件下,基质沥青混合料的自愈合能力大于SBS改性沥青混合料,而老化条件下SBS改性沥青混合料表现出较强的自愈合能力.因此选用SBS改性沥青混合料作为路面材料可以提高沥青路面的抗疲劳及自愈合性能.     

基于流变性评价沥青自愈合性能研究

为了分析基于流变性得到的评价指标(HI1、HI2、HI3、HI4、HI5)对沥青自愈合性能评价的合理性,采用DSR测试基质沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青的复数模量随加载次数的关系;基于四点弯曲疲劳试验,研究了基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料、橡胶改性沥青混合料的疲劳-自愈合性能。结果表明:采用不同的指标评价沥青的自愈合性能往往会得到不同的结果,即基质沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青的自愈合性能高低排序不一致,其中HI5指标对3种沥青自愈合性能的评价结果与混合料一致,橡胶改性沥青、SBS改性沥青的自愈合性能明显优于基质沥青。     

EMAA/SBS复合改性沥青及混合料的路用性能和自愈性能

为研究离子型聚合物乙烯-甲基丙烯酸甲酯(EMAA)和SBS对沥青及沥青混合料路用性能、自愈性能的影响,分别通过动态剪切流变(DSR)试验和弯曲梁流变(BBR)试验对EMAA/SBS复合改性沥青及沥青混合料的路用性能进行评价,采用自愈合延度试验和DSR疲劳-愈合-再疲劳试验研究复合改性沥青及沥青混合料的自愈性能.结果表明:相比于基质沥青、SBS改性沥青及其混合料,复合改性沥青及其混合料的高温稳定性、耐久性及自愈性能有了显著提升;复合改性沥青及其混合料的低温性能较之SBS改性沥青及其混合料有所降低,但仍满足规范中改性沥青的要求.     

不同疲劳试验中改性沥青混合料疲劳性能对比

使用四点弯曲疲劳试验(4PB)、两点梯形梁疲劳试验(2PB)和overlay tester(OT)试验3种试验方法,对工程上常用的7种沥青混合料疲劳性能进行了测试.结果表明:在3种疲劳试验中,掺加6%(质量分数,下同)SBS的改性沥青混合料疲劳性能均较好,同时掺加10%TB胶粉和3%SBS的改性沥青混合料、掺加4.5%SBS的改性沥青混合料和同时掺加4.5%SBS及0.4%多聚磷酸(PPA)的改性沥青混合料疲劳性能均一般,掺加3%SBS的改性沥青混合料疲劳性能较差,温拌剂改性沥青混合料和埃索基质沥青混合料的疲劳性能最差;提高SBS掺量可以有效地提高沥青混合料的疲劳性能;添加TB胶粉和PPA可以在不同程度上提高SBS改性沥青混合料的疲劳寿命,但其对疲劳性能的影响力逊于SBS;不同试验方法中沥青混合料疲劳性能的排序具有一致性,具体排序稍有不同.     

胶粉/SBS复合改性高模量沥青混合料性能研究

胶粉/SBS复合改性综合了橡胶沥青和SBS改性沥青的优势,能显著改善混合料的高低温性能。采用残留稳定试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、车辙试验、四点弯曲疲劳试验和动态模量试验,分析胶粉/SBS复合改性高模量沥青混合料的路用性能及动态力学特性,并与硬质20#高模量沥青混合料及SBS改性沥青混合料进行对比。结果表明,胶粉/SBS复合改性高模量沥青混合料的水稳定性、高低温性能、抗疲劳性能及动态模量值更优,且各项指标满足高模量沥青混合料要求。     

宽温域橡胶复合改性沥青及混合料性能研究

为了评价宽温域橡胶复合改性沥青的性能，以3种改性沥青、2种混合料类型为例，进行相关性能试验；结果表明：宽温域橡胶复合改性沥青具有优异的高低温稳定性和抗老化性能，其性能分级为PG82-28,SBS改性沥青为PG76-22，橡胶沥青为PG82-22。沥青混合料的高温动稳定度分别为SBS改性沥青的1.55～1.85倍，橡胶沥青的2.08～2.80倍；低温性能为SBS改性沥青的1.18倍，橡胶沥青的1.31倍。     

SBS沥青混合料疲劳自愈合影响因素分析

通过四点弯曲疲劳试验,选用ASTM D7460中的NfNM疲劳判断标准,采用单因素对比分析法对SBS改性沥青混合料疲劳自愈合能力的3类影响因素(混合料特性、荷载条件、自愈合条件)进行系统研究,对自愈合补偿后的SBS改性沥青混合料的疲劳行为方程进行回归拟合.结果表明:SBS沥青混合料疲劳自愈合效率与沥青用量、自愈合时间成正比,与试件的空隙率、破坏程度及应变量大小成反比;在SBS掺量(质量分数)为6.0%,自愈合温度为50℃,荷载强度为5kPa时,SBS沥青混合料疲劳自愈合效率达到最佳;考虑自愈合补偿后的SBS改性沥青混合料疲劳次数与应变量大小、沥青用量及空隙率存在很好的相关性.     

沥青品种对沥青混合料路用性能的影响

采用具有代表性的3种沥青和AC-13C级配矿质混合料拌制沥青混合料并进行了一系列室内试验研究。结果表明:TLA改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料都比普通沥青混合料具有更好的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。TLA改性沥青混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高温稳定性和水稳定性,但低温抗裂性略差一些。     

沥青类型对沥青混凝土路用性能影响的试验研究

通过马歇尔试验,确定了不同沥青含量条件下AC-13Ⅰ的最佳沥青含量,进而对沥青混凝土的各项路用指标进行了车辙试验,水稳性试验及疲劳试验研究,结果表明,采用SBS改性沥青的混合料具有良好的路用性能,经济效益和社会效益。     

SBS改性沥青混合料疲劳极限拉应变研究

为了证实和确定SBS改性沥青混合料疲劳极限标准,通过控制应变的小梁疲劳试验,研究了SBS改性沥青混合料疲劳寿命随拉应变水平的变化规律,拉应变水平的变化模拟了实际路面沥青层厚度变化对层底拉应变的影响.结果表明:当拉应变水平较高时,沥青混合料疲劳寿命有限;随着拉应变水平降低,疲劳寿命逐渐增大,且拉应变水平越低,增幅越大;当拉应变水平由400×10-6向100×10-6变化时,疲劳曲线在200×10-6处有明显的转折,此后,随着拉应变水平进一步降低,疲劳曲线明显变得平缓,呈现典型的渐近线特征,这证实了SBS改性沥青混合料存在疲劳极限这一假设;基于交通发展、设计年限和经济性,通过理论计算,建议SBS改性沥青混合料疲劳极限拉应变可以采用140×10-6.     

高模量沥青胶结料路用性能流变学分析

以基质沥青、高模量改性沥青和SBS改性沥青的路用性能为研究对象,通过常规流变学试验方法,对比研究了高模量外掺剂和SBS改性剂对基质沥青黏弹特性的定性影响,并量化分析了不同外掺剂种类对基质沥青路用性能的影响;通过多应力重复蠕变恢复试验,对比研究了高模量外掺剂和SBS改性剂在提高基质沥青抗车辙能力上的差异和提高效果;基于加速疲劳试验方法对上述三大类沥青胶结料的疲劳损伤及失效特性进行对比研究,分析比较了不同沥青胶结料在疲劳损伤演化和疲劳寿命方面的差异.结果表明:RA(resin alloy)和PR(PR plasts)这2种常用高模量外掺剂在提高沥青胶结料劲度模量方面具有相近的效应;三大类沥青胶结料在相同试验温度条件下的永久变形抵抗能力排序为:高模量改性沥青SBS改性沥青基质沥青;三大类沥青胶结料疲劳寿命的排序为:SBS改性沥青高模量改性沥青基质沥青;此外,在使用相同基质沥青的条件下,掺加RA的高模量改性沥青比掺加PR的高模量改性沥青具有更好的抗疲劳性能.     

Duroflex~改性剂对沥青混合料性能影响研究

介绍了Duroflex改性剂的作用机理,分析了改性剂在不同掺量下对沥青粘度及沥青混合料水稳定性、高温稳定性、抗疲劳性能的影响,理论上得出Duroflex改性剂在混合料中的合理掺量为0.4%;对比试验分析了掺Du-roflex改性剂沥青混合料与SBS改性沥青混合料的性能,结果表明AC-25C型混合料中掺0.3%的Duroflex改性剂与SBS改性沥青混合料的水稳定性相当,但SBS改性沥青的高温稳定性具有一定优势。     

沥青混合料损伤愈合性能的多尺度评价

采用宏观与细观相结合的方法评价了沥青混合料的损伤愈合性能,以半圆弯拉试验为基础,同时使用数字散斑相关法(DSCM)研究了老化程度、损伤度、愈合时间和愈合温度对沥青混合料损伤愈合性能的影响.结果表明:宏观与细观指标的变化规律表现出相似特征;随着老化程度的加深,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料的损伤愈合性能逐渐变差,基质沥青混合料损伤愈合性能变化不明显,长期热老化后沥青混合料的愈合率与经过紫外复合老化后的沥青混合料接近;随着损伤度的加深,基质沥青混合料与SBS改性沥青混合料的损伤愈合性能明显降低,基质沥青混合料的损伤愈合性能优于SBS改性沥青混合料,SBS改性沥青混合料的损伤愈合性能受损伤度的影响更显著;愈合温度越高,愈合时间越长,沥青混合料的损伤愈合性能越好.     

沥青改性对粗粒式沥青混凝土的性能影响分析

针对下面层沥青混合料的水稳定性和抗车辙性能进行研究,选择普通沥青、SBS改性沥青以及岩沥青改性对粗粒式沥青混合料AC25进行改性,对比其性能的优劣。研究结果表明采用岩沥青改性可以大大提高下面层沥青混合料的性能,是一种较好的提高长大纵坡以及交叉口区域沥青路面性能的方法。