六盘山地区沥青气候适应性研究

为了给六盘山地区筑路施工选择合适的沥青品种和标号,在搜集、分析六盘山地区气象资料的基础上,借鉴美国SH RP沥青PG分级方法,采用SH RP公式将气温转换为位于路表以下20m m深处的平均最高温度作为高温设计温度;低温设计温度则采用路表温度,并根据六盘山地区的具体情况进行修正,然后提出了六盘山地区沥青路面气候分区、沥青路用性能PG分级及合理选择的沥青品种和标号,旨在为六盘山地区修筑沥青路面提供一定的技术支持.     

基质沥青老化行为与老化机理

在环境作用下沥青易产生静态硬化和氧化硬化,使沥青的流变特性发生改变,而严重影响沥青路面的耐久性,如何合理评价和选择沥青对确保路面使用品质至关重要.通过3种不同基质沥青的组分分析和不同老化状态下沥青的常规试验(针入度、软化点和延度试验)、SHRP试验(DSR(Dynamic Shear Rheometer)和BBR(Bending Beam Rheometer)试验)结果比较,结合FTIR(Fourier Transform Infrared)红外光谱试验结果,分析了不同老化状态下基质沥青的老化特性和机理.结果表明,常规试验可用来描述基质沥青老化前后性能变化,但它只能提供特定温度荷载频率下的试验信息,而SHRP试验可全方位反映沥青老化对沥青流变行为的影响,建议采用SHRP流变学指标特别是BBR试验结果评价沥青的老化特性.     

塔河油SBS 改性道路沥青的使用性能

针对沥青质含量较高的塔河原油, 采用适当的改性工艺并加入适当的稳定剂, 很好地解决了SBS 与基质沥青的相容性及稳定性问题, 开发出了符合JTG F40 -2004 技术要求的SBS 改性道路沥青。对所研制的SBS改性沥青采用常规及SHRP 方法进行了测试, 并与其它原油改性沥青作了比较。结果表明, 采用常规方法评价时, 塔河油SBS改性道路沥青其针入度指数大于1 , 粘弹区域达93 .06 ℃ , 当量软化点和当量脆点分别达到58 .08 ℃和-34 .98 ℃, 具有非常小的温度敏感性, 较宽的粘弹区间以及优良的高、低温性能。适用于更宽的使用温度范围。采用SHRP 方法评价时, 其性能等级达到了PG76 -34 , 而作为与其比较的其它两种改性沥青的性能等级为PG70-28,同样说明塔河油SBS 改性沥青具有突出的使用性能。     

旧SBS类沥青路面胶结料性状分析及老化等级评定

基于实际工程选取10种SBS改性沥青路面铣刨料,抽提回收得到旧沥青胶结料,通过环球软化点、布氏黏度、延度、针入度、动态剪切流变和简支梁弯曲蠕变等试验,对旧沥青胶结料进行了性状分析与老化分级.结果表明:沥青路面的使用年限是影响沥青老化的主要因素,铣刨料结构层沥青类型及性质影响旧料的老化试验结果;相对于软化点、延度、蠕变劲度,135℃黏度、疲劳设计温度、25℃针入度可更好地区分各类旧沥青路面胶结料的老化程度;采用135℃黏度、25℃针入度2个指标将旧沥青路面胶结料划分为6个等级,相对于现行规范采用单一针入度指标分级更为合理.     

AH-90及PG70-28改性沥青老化性能研究

对AH-90基质沥青及PG70-28改性沥青分别进行了室内旋转薄膜烘箱老化、压力老化及室外光氧老化试验,采用针入度、针入度指数、延度、软化点等指标分析考察了室内热氧老化对沥青高温稳定性、低温开裂性及温度敏感性能的影响。结果表明:老化降低了沥青的低温抗裂性能,改善了沥青的抗高温变形性能和对温度的敏感性,改性沥青的抗老化性能明显优于基质沥青。采用粘温指数法、老化指数法分别考察了光氧老化及热氧老化沥青的感温性能和抗老化性能。结果表明,粘温指数法和针入度指数法具有较好的相关性,总辐射能为10.5 kJ/cm2的室外紫外光照射对沥青感温性能和路用性能的影响比PAV老化严重,在内蒙古强紫外线地区沥青路面设计时需充分考虑光老化带来的危害。     

国产硬质沥青及混合料高温性能研究

硬质沥青混凝土具有较好的抗车辙性能和较高的回弹模量,近年来国际上道路沥青标号的应用也向偏稠的方向发展.利用常规指标和SHRP指标分析了国产2种50#道路硬质沥青结合料的性能,研究了硬质沥青混合料配合比设计方法,运用回弹模量、车辙动稳定度、高温蠕变劲度模量等指标评价其沥青混合料路用性能.研究结果表明国产硬质沥青混合料具有较高的回弹模量和劈裂强度,同标号硬质沥青混合料高温性能存在明显差异.相比于25℃针入度指标,硬质沥青60℃动力粘度与沥青混合料高温稳定性能相关性较好.     

全温域条件下沥青路面永久变形预估方法

为了准确、快速预估沥青路面沥青层永久变形,以江西省泉南高速吉莲段为试验路段,从全温域角度出发,引入分区分级分层的思想,即温度分区、轴载分级、路面分层,建立了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法.通过实测及模型计算得到沥青路面全年温度分布、沥青层沿深度的温度分布曲线和全年轴载分布.根据三轴重复荷载试验建立了SMA-13、AC-20、AC-25三种沥青混合料永久应变黏弹性力学修正模型,确定了不同温度区间的平均修正系数,可求解不同温度和偏应力下不同荷载作用次数的沥青混合料永久应变.通过原点增长累积和反算累积叠加两种方法计算得到设计年限内沥青路面沥青层的永久变形.计算结果表明,泉南高速吉莲段按原点法和反算法的容许永久变形使用年限分别为6年和12年。反算法准确度更可靠,更贴合实际。同时,提出了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估修正模型,并建立了基于全温域温度分布的沥青路面温度区间内的平均永久变形量与荷载作用次数关系方程和永久变形与温度区间内的平均永久变形量、温度分布频率的关系方程,为全温域条件下沥青路面永久变形快速预估提供一种新方式.     

煤直接液化残渣共混改性沥青的性能和微观结构

为了研究煤直接液化残渣(direct coal liquefaction residue,DCLR)与沥青共混改性后的宏观性能和微观结构,以SK-90沥青为基质沥青,分别加入不同掺量(与基质沥青质量比为5%、10%、15%和20%)的DCLR,利用SHRP PG、针入度分级体系、红外光谱仪和凝胶色谱仪分析DCLR与沥青共混改性后宏观性能和微观结构的变化规律.试验结果表明:DCLR的加入可以改善沥青的高温性能,但对沥青低温性能和疲劳性能有一定的不利影响.同时,从DCLR共混改性沥青的官能团和相对分子质量分布的变化可以判断DCLR对沥青的共混改性主要为物理改性.     

沥青路面反射裂缝产生机理及沥青性能评价

反射裂缝是沥青路面的主要病害之一,设置沥青应力吸收层是预防反射裂缝的重要措施之一,沥青结合料是应力吸收层沥青混合料的重要组成部分。分析了反射裂缝产生与扩展的机理,交通荷载及温度作用是引起反射裂缝的主要原因,提出了防治反射裂缝的措施,通过沥青常规试验及SHRP沥青试验对某高速公路半刚性沥青路面应力吸收层沥青混合料选用的沥青进行了性能评价,结果显示其各项指标都达到了技术要求,能够满足应力吸收层对沥青结合料原材料的要求。     

SBS改性沥青低温性能的影响因素分析

寒冷地区沥青路面的低温开裂是各国普遍存在的问题,人们常采用SBS改性沥青来改善沥青的低温性能．但是,SBS改性沥青是一个复杂的体系,它的低温性能受到改性剂结构、改性剂掺量、基质沥青标号等各种因素的共同影响．为了找到主要影响因素,采用正交试验的方法,应用动态剪切流变仪DSR(Dynamic Shear Rheometer)实测低温性能作为评价指标,分析了各因素对其低温性能的影响,结果表明基质沥青的标号是最主要的影响因素．     

河北省沥青路面气温影响分析

通过对搜集到的影响河北省公路沥青路面使用性能的最高气温、最低气温等主要气候资料的统计分析,运用美国SHRP分析方法求出河北省各地区沥青路面最低和最高温度．并以所求得数据为依据,对河北省沥青路面进行了气温影响分区．     

Rolling thin film oven test investigation for polymer modified asphalt

Rolling Thin Film Oven Test （RTFOT） is the AASHTO T240 standard method to simulate asphalt plant mix aging. But it has proven inadequate in aging polymer-modified asphalts （PMA）. NCHRP 9-10 offered a modified RTFOT （MRTFOT） by adding a steel rod in each bottle. Since construction temperature of PMA mixture is 10 ℃ -20 ℃ higher than that of conventional asphalt mixtures in the field, elevating RTFOT temperature for PMA is necessary for adequate aging and proper simulation. Six PMAs with various PG grades and sources were aged with RTFO at elevated temperatures. Some were also treated with MRTFOT for comparison. SHRP performance grade and phase angle were used as indicators to analyze the effects of RTFOT under different conditions. The results show that elevating the temperature is more effective than using rods. And PMA RTFOT temperature could be determined by equiviscous principle. From limited data, O. 25 Pa ~ s is tentatively proposed as critical viscosity for PMA, but still more work is necessary to validate this. Given the fact that equiviscous principle is seldom used in field practice, a simple approach was proposed： 173 ℃ is used for RTFOT of PG70 PMAs （grading herein from un-aged asphalts） , while 178 ℃ is for PMAs of PG76 or PG82 and 20 ℃ higher than standard 163 ℃ is necessary for PG 88 or stiffer PMAs.     

沥青路面低温温度场的经验预估模型

为建立更为准确的沥青路面低温温度场预估模型,通过对3种典型沥青路面结构的温度数据进行长期采集,获得了沥青路面的低温温度数据,并引入日最低气温、日太阳辐射量、平均风速和平均湿度参数,建立了沥青路面低温温度场的经验预估模型,并与SHRP模型、C-SHRP模型以及LTPP模型的预估结果进行了对比分析.结果表明:沥青路面的温度变化规律与气温相似,但存在一定的滞后性,且深度越深滞后性越明显;路面最低温度出现在路表,且其值高于最低气温;所建立的沥青路面低温温度场经验预估模型相对于SHRP模型、C-SHRP模型以及LTPP模型具有更好的预估效果.     

超硬质沥青改性结合料流变性能分析

为研究超硬质沥青(super hard asphalt,SHA)对超硬质沥青结合料的高、低温流变的影响效果,采用SHA作为改性剂对AH-90道路石油沥青进行改性,制备了不同质量分数（5%、6%、7%和8%）的SHA改性结合料,并进行动态剪切流变试验、多应力蠕变恢复试验及小梁弯曲蠕变试验. 试验结果表明:其适用于时温等效原理;SHA的掺入会有效提高沥青结合料的车辙因子G^*/sin δ,沥青混合料的高温性能得到明显改善;随着SHA掺量的增加,沥青结合料的平均应变恢复率R逐渐升高,不可恢复蠕变柔量J_nr逐渐降低,掺加SHA有利于提高沥青结合料高温抗变形能力与变形恢复能力;随着SHA的掺入,沥青结合料的蠕变劲度S与蠕变劲度变化率m变化幅度不大,对沥青结合料的低温抗裂性能影响不大. SHA改性沥青结合料高温抗车辙性能优异,低温性能相对于基质沥青PG分级保持不变.     

Superpave级配与AC级配路用性能对比研究

结合“六盘山地区公路修筑技术研究”课题研究工作,通过室内试验、铺筑试验路,针对上面层采用A C-16和Superpave-16两种级配设计方法所设计的沥青混合料进行了水稳定性、抗车辙性能、低温性能三方面的路用性能的对比研究;同时,按照Superpave-16级配,分别采用标准马歇尔、大型马歇尔、旋转压实三种成型方法对所设计的沥青混合料进行了水稳定性、抗车辙性能和低温性能三方面路用性能的对比研究,提出六盘山地区推荐沥青混合料级配类型、设计和成型方法.     

基于流变学方法的沥青中高温性能及胶浆抗剪强度研究

为了探究不同改性剂对基质沥青各项性能指标的改性效果,选取三种不同的改性沥青,SBS改性沥青、TPE改性沥青和高黏高弹改性沥青,进行室内试验研究对比。通过改性沥青胶浆锥入度试验、PG高温分级试验、温度扫描试验和MSCR试验,从抗剪强度、中高温性能、抗永久变形及变形恢复等方面系统地评估三种改性沥青的路用效果。研究结果表明:改性沥青及胶浆的制备,需要将制备时间、剪切速率、温度等参数严格控制在合理的范围之内,保证材料满足要求;各种沥青胶浆抗剪强度与温度呈现良好的相关性,并且各个回归方程的相关系数R²非常高,TPE改性沥青胶浆有着较高的抗剪强度;三种改性沥青流变试验显示,TPE改性沥青的中高温抗变性能力和高温蠕变恢复能力最佳,高黏高弹改性沥青次之,SBS改性沥青低于前两种沥青。