寒区浇注式沥青混凝土合理粉胶比研究

针对浇注式沥青混凝土在寒区的应用,依据流变学原理,选用SBS改性沥青与道路石油沥青,利用BBR试验,测定沥青胶浆在不同温度下的劲度模量与蠕变速率,确定胶浆低温性能评价温度;进一步研究了粉胶比与沥青对胶浆低温性能的影响规律。进而,提出了寒区浇注式沥青混凝土的合理粉胶比。     

纤维沥青胶浆高低温性能研究

采用软化点、锥入度、动态剪切、弯曲梁流变等试验方法,研究粉胶比、温度、纤维含量和纤维种类等因素对沥青胶浆高低温性能的影响。结果表明:粉胶比、纤维含量以及纤维种类对沥青胶浆的高低温性能影响较大;纤维的掺入能较大幅度地提高沥青胶浆高温稳定性,并且木质素纤维对沥青胶浆的改善效果优于玄武岩纤维;粉胶比和纤维含量增加均可提高沥青胶浆高温性能,但低温抗裂性能有所降低;纤维沥青胶浆具有显著的温度敏感性,提高温度有利于沥青胶浆低温抗裂性能的改善;粉胶比降低0.2并掺入1%木质素纤维,与原沥青胶浆相比,其对沥青胶浆流变性能的影响近似相同。     

Sam Pave改性沥青胶结料性能评价研究

为研究评价Sam Pave沥青胶浆性能,使其能够改善应力吸收层性能,利用沥青结合料常规试验、测力延度试验等测试了Sam Pave胶浆低温拉伸性能及感温性能,分析了粉胶比对不同性能指标的影响。结果显示,随粉胶比增加,针入度、延度及弹性恢复率降低,软化点提高;拉伸荷载峰值、拉伸劲度呈增加趋势,而拉伸断裂能呈先增加后降低状态;掺加矿粉降低了胶浆的感温性,但是改善幅度受矿粉用量影响。可见,合理的粉胶比能够显著提高胶浆性能,推荐粉胶比0.9~1.3范围作为Sam Pave应力吸收层合理用量。     

沥青胶浆疲劳寿命分析方法与预估方程

应用动态剪切流变仪,在不同温度和应力下对沥青胶浆进行了重复剪切疲劳试验,研究了沥青胶浆不同疲劳寿命判定指标(NP20,Nfm,Nf50)之间的相关性,分析了粉胶比(质量比)、温度、应力对沥青胶浆疲劳寿命的影响.通过对试验数据的拟合,建立了考虑温度影响的沥青胶浆疲劳寿命预估方程.结果表明:NP20与Nf50,Nfm与Nf50之间存在良好的线性关系,Nf50可作为一种简单、有效的沥青胶浆疲劳寿命判定指标;在相同温度和应力条件下,沥青胶浆疲劳寿命随着粉胶比增大而增大;在相同应力条件下,沥青胶浆(粉胶比为0.8)疲劳寿命随着温度的升高而降低;所建立的考虑温度影响的疲劳寿命预估方程可较为准确地预估不同温度和应力下沥青胶浆的疲劳寿命.     

粉胶比对SBS改性沥青胶浆力学性能的影响分析

为了研究不同粉胶比对SBS改性沥青胶浆力学性能的影响,选取针入度试验、低温弯曲试验、动态剪切流变试验研究5种粉胶比下沥青胶浆的高温稳定性、低温抗裂性和抗车辙能力。研究表明:粉胶比的增大使针入度减小、抗剪强度增大,但是其受温度影响较大,提高粉胶比可增大抗剪强度但低温时易开裂;温度为0℃时,沥青胶浆的弯曲劲度模量受粉胶比影响较大,而温度为5℃时,沥青胶浆的蠕变变形受粉胶比的影响较大,因此在低温地区铺筑沥青路面时应综合考虑粉胶比的作用;对于动态剪切流变试验,粉胶比的增加使沥青胶浆结构中弹性组分增多、流动变形减小,提高了沥青胶浆的抗车辙能力。     

粉胶比对沥青混合料高温稳定性的试验研究

通过试验对比分析了不同粉胶比的沥青胶浆软化点和针入度,以及沥青混合料的马歇尔试验指标和动稳定度。试验结果表明：粉胶比越大,沥青混合料高温稳定性越好。从提高沥青混合料高温稳定性角度出发,建议在进行沥青混合料配合比设计时,粉胶比宜控制在1.0～1.4之间。     

粉煤灰沥青胶浆低温收缩性能试验研究

温缩裂缝是我国北方地区十分严重的沥青路面病害。采用沥青低温体积收缩测定仪,不受沥青粘滞性和蠕变性的影响,能准确测定沥青及胶浆的收缩系数。针对沥青胶浆的低温体积收缩性能,选用70号道路石油沥青和SBS沥青,分别掺入矿粉和粉煤灰,制备不同粉胶比的沥青胶浆,用体积收缩测定仪,测得沥青胶浆在-10℃、-20℃下体积收缩系数,评价填料、粉胶比以及沥青种类对胶浆低温收缩性能的影响。研究表明,胶浆的收缩性能与沥青、填料及粉胶比有关,且对同种沥青、不同填料的胶浆,其收缩性能随粉胶比的增大趋势也不同。     

考虑胶浆黏附性的泡沫沥青冷再生混合料性能

采用正交设计方法,研究了粉胶比、沥青老化程度及老化沥青黏附试验温度3个因素对泡沫沥青胶浆与老化沥青间黏附特性的影响.利用自研测试设备,获取了泡沫沥青胶浆与老化沥青间的黏附强度,通过极差分析及方差分析,得到3个因素的影响程度及每个因素下的最优水平;结合泡沫沥青冷再生混合料（CRMFA）干/湿劈裂强度试验,确定了泡沫沥青冷再生混合料的最佳粉胶比.在此基础上,设计了3种拌和工艺.采用冻融劈裂（ITS）试验、车辙试验及无侧限抗压强度试验,分析了拌和工艺对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响.结果表明：粉胶比对泡沫沥青胶浆的黏附特性影响最大,老化沥青黏附试验温度次之,沥青老化程度的影响最小;泡沫沥青胶浆与老化沥青黏附强度最优水平为粉胶比2∶1+沥青老化程度（85min RTFOT+10h PAV）+老化沥青黏附试验温度50℃;泡沫沥青冷再生混合料的最佳粉胶比为2∶1;拌和工艺对泡沫沥青冷再生混合料路用性能具有显著影响,将粗集料及沥青路面铣刨回收的旧料(RAP)与1/2的泡沫沥青拌和,依次加入细集料、矿粉及水泥,再喷入剩余1/2的泡沫沥青,拌和制备得到的混合料路用性能最优.     

温拌沥青胶浆流变性能研究

通过DSR试验,从温拌剂的类型、掺量以及粉胶比三方面,研究了温拌沥青胶浆的流变性能,结果表明:高温条件下温拌沥青胶浆的高温性能预估值与实测值的相关性较好;在高温下,Sasobit温拌剂对不同的沥青有不同的影响效果。     

纤维对沥青胶浆增强作用的动态剪切试验研究

通过SHRP计划中的动态剪切性能试验(DSR)研究了纤维对于沥青胶浆的增强作用,选择纤维掺量为0%,1%,2%,3%,4%,分别在粉胶比0.8和1.0条件下制成沥青胶浆试件,在试验温度分别为64℃,70℃,76℃的情况下分析了纤维掺量对于沥青胶浆剪切性能的影响,并对纤维的增强机理进行了研究,以期为工程实践提供参考。     

弹性体改性沥青涂盖料的低温拉伸性能研究

通过延度试验对弹性体改性沥青涂盖料的低温拉伸性能进行了测试分析,研究了SBS型号、基质沥青、相容剂含量、配合剂种类及含量、填充料种类及含量对改性沥青涂盖料延度性能的影响。结果表明,延度可以比较全面地反映弹性体改性沥青涂盖料的低温拉伸性能,是评价弹性体改性沥青涂盖料低温性能简单有效的方法。     

锰渣矿粉沥青混合料抗腐性能研究

利用锰渣矿粉替代沥青混合料中的石灰岩矿粉配制成锰渣沥青胶浆和锰渣矿粉沥青混合料,进行锰渣沥青胶浆直剪试验、吸持性能试验及锰渣矿粉沥青混合料马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂强度试验,测试不同替代量锰渣沥青胶浆粘附性能和锰渣矿粉沥青混合料抗腐性能的变化.结果表明,利用锰渣矿粉替代沥青混合料中的石灰岩矿粉能有效地改善和提高沥青胶浆粘附性能和沥青混合料抗腐性能.同时,通过锰渣矿粉改善和提高沥青胶浆粘附性能和沥青混合料抗腐性能的性能机理分析,揭示锰渣矿粉替代量影响沥青胶浆粘附性能和沥青混合料抗腐性能变化的原因.     

基于离散元法的多孔沥青混合料空隙衰变研究

为了研究加载后多孔沥青混合料的空隙衰变规律,使用离散元软件PFC2D生成了多孔沥青混合料的二维车辙板虚拟试件并模拟了车辙试验.在虚拟试件生成过程中采用了新的空隙生成算法,即按照空隙级配来模拟不规则多边形,将其投放在沥青砂浆内并删除后形成空隙.通过室内静态蠕变试验获取多孔沥青混合料的微观参数值,以此来设计虚拟车辙试验的加载方式、空隙信息提取算法,并将虚拟车辙试验结果与室内车辙试验结果进行对比,验证了虚拟车辙试验的可行性.虚拟试验结果表明:荷载越大,试件空隙衰变越明显;随着荷载作用时间的增长,试件空隙率持续衰减,但速率变缓,在混合料结构破坏之前存在趋于稳定的状态;环境温度对试件空隙率影响明显,随环境温度升高,空隙率的衰减呈现3阶段变化;试件初始空隙率为20%(体积分数)时,加载后其空隙率衰变值最小.     

沥青的流变特性研究

从沥青的感温性、粘—弹性来评价沥青的流变特性,通过不同温度及不同速率下的针入度试验、延度试验找出它们的流变特性,同时对沥青改性前后流变特性从微观上进行了分析,从而促进沥青材料的研究。     

矿粉对沥青胶浆的性质影响及作用机理

利用常规分析方法及流变测试技术,对普通石油沥青胶浆与SBS改性沥青胶浆进行性能评价和机理探讨.试验发现,沥青胶浆的力学强度和黏弹性变化源于其组成之间的相互作用,2种沥青胶浆在黏弹性组成上有差异,并导致不同的应力响应特点;在高温高频状态下,沥青胶浆内部损耗行为随着粉胶比的增加而提高,胶浆体系更容易被破坏;从沥青胶浆的结构稳定性和损耗特性入手,如相位角的变化,可以更好地研究矿粉对沥青胶浆的影响机制;可利用多应力重复蠕变回复试验中的不可回复柔量差,进行沥青胶浆的最大粉胶比判断.     

Variance analysis and performance evaluation of different crumb rubber modified (CRM) asphalt

In order to sort some important factors affecting the performances of CRM asphalt and evaluate the performances of different CRM asphalt, this study encompassed one kind of base asphalt binder, four kinds of crumb rubber, tread rubber (TR), heavy truck (HT), small truck (ST) and agriculture tire (AT) crumb rubber, two kinds of particle size, 60 mesh and 80 mesh, and three contents. Softening point, low temperature ductility, and penetration index are selected as basic evaluation indicators in analysis. Variance analysis shows that the crumb rubber content is the primary affecting factor in general, followed by the crumb rubber type, and particle size comes last. The greater the crumb rubber content is, the higher the softening point and the penetration index are, and the smaller the low temperature ductility is. Modified effects between 60 mesh and 80 mesh don’t manifest significant difference. The modified effects of TR-crumb rubber and HT-crumb rubber are better while the low temperature ductility of AT-CRM asphalt is the worst. Also according to the results of DSR and BBR test, TR-CRM asphalt has a better and comprehensive performance at the crumb rubber content of 20% by weight of base asphalt binder, and, if the price is also considered, selecting HT-CRM asphalt with the crumb rubber content of 15% is ideal. The study also finds an interesting phenomenon that the rutting factors of CRM asphalt may be remarkably different, although the softening points of them are the same.     

沥青胶砂改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型

针对沥青胶砂的蠕变特性,提出了改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型,然后分别对不同应力水平下沥青砂的蠕变恢复试验结果和不同温度下沥青玛蹄脂的蠕变试验结果进行拟合分析,确定了相关的模型参数,分析了模型参数的物理意义及其变化规律.在此基础上,提出了相应的沥青胶砂高温性能评价指标.结果表明:改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型能够较好地描述沥青胶砂的蠕变特性,并能够反映温度对其蠕变变形的影响,具有较为广泛的适用性.     

玄武岩纤维沥青胶浆及混合料的低温性能关联性

采用拉伸试验和低温弯曲试验,研究了玄武岩纤维沥青胶浆(BFAM)及混合料的低温性能,并对两者的关联性进行了分析;同时对BFAM相态变化及混合料的微观结构进行了测试与表征,深入分析了玄武岩纤维对沥青胶浆及混合料低温性能的改善机理.结果表明:BFAM与混合料的低温性能有良好的相关性,-20℃下BFAM的拉伸断裂能与混合料的弯拉应变关联性最大;基于低温性能推荐玄武岩纤维的最佳掺量为0.4%;-20℃下最佳玄武岩纤维掺量BFAM的拉伸断裂能是普通沥青胶浆的4.6倍,-10、-20℃下玄武岩纤维沥青混合料弯拉应变比普通沥青混合料分别提高了19.0%、25.0%;BFAM具有良好的低温性能和热稳定性,其玻璃化转变温度比普通沥青胶浆低3.75℃,从高弹态到黏流态转化过程中吸热量增加0.1525J/g;普通沥青混合料内部连接较薄弱,玄武岩纤维增强了沥青混合料的整体性,同时玄武岩纤维能承受和传递应力,约束裂纹的扩展,进而改善混合料的抗裂性.     

煤矸石粉沥青胶浆路用性能及微观机理研究

为了拓宽煤矸石加工再利用的途径,探究其在道路工程中的应用前景,采用5种粉胶比制备了分别掺入煤矸石粉(CWP)、煤矸石灰(CWA)和石灰岩(LS)3种填料的沥青胶浆,对其路用性能进行了对比研究,并对煤矸石粉沥青胶浆的微观机理进行了分析.结果表明:与矿粉相比,煤矸石粉尤其是煤矸石灰颗粒更细,比表面积更大,表面更粗糙,并且含有更多的活性矿物成分和孔隙结构,提高了与沥青的黏结力;煤矸石粉和煤矸石灰的孔隙吸收了沥青中的轻质组分,使胶质和沥青质的相对含量增大,从而显著提高了沥青胶浆的高温稳定性能,并改善了感温性,但其低温性能有所降低.     

掺ECC砂浆半柔性材料路用性能研究

半柔性路面指在空隙率20%以上的基体沥青混合料中灌入水泥浆而形成的复合路面,但半柔性路面的水泥基材料容易产生裂缝且修复工艺复杂,在一定程度上阻碍了这种路面材料的推广与应用。将纤维掺量为总体积1.3%的ECC砂浆灌入不同空隙率的基体沥青混合料中,并开展马歇尔试验、车辙试验、三点弯曲试验对其路用性能进行评价,并在水灰比相同的条件下与普通砂浆的性能进行比较。结果表明:掺ECC砂浆的半柔性路面材料有良好的整体性、高温稳定性、水稳定性,与普通水泥砂浆相比其低温抗裂性能更显著。