细集料对沥青混合料体积和高温特性的影响

通过2种细集料(天然砂、机制砂)、2种级配(AC-13、Sup-12.5)沥青混合料的试验研究,分析了细集料类型和禁区对混合料体积指标和高温动稳定度的影响,结果表明机制砂更能有效提高混合料的高温性能,禁区的存在可有效限制细集料特别是天然砂的用量,以明显提高沥青混合料重载作用下混合料的动稳定度。而体积参数结果表明,Superpave设计方法中用固定空隙率4%标准来确定最佳沥青用量的方法是否合理有待进一步验证。     

级配对开级配大粒径沥青碎石路用性能的影响

为了分析集料级配对开级配大粒径沥青碎石路用性能的影响,采用变i法设计开级配大粒径沥青碎石(OLSM)的集料级配,通过浸水大马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和低温弯曲试验等性能试验,研究OLSM集料级配与其空隙率、强度、水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性等路用性能的关系.结果表明:随着i值的减小、粗集料含量的增加,OLSM的空隙率增大,强度、水稳定性和高温稳定性降低,低温抗裂性先提高后降低;并基于路用性能的技术要求,推荐了满足各项性能的OLSM集料级配.     

SAMPAVE沥青混合料级配设计研究

SAMPAVE(Stress Absorbing Mixtures Pavement)沥青混合料是一种新型的延缓和防止反射裂缝的应力吸收层材料,具有抗裂、防渗、粘结等特性.根据变i法对SAMPAVE混合料进行矿料组成设计,并与AC-5、美国规范、科氏公司推荐的级配范围进行比较.结果表明,对于变i法设计的SAMPAVE混合料,级配上限、级配下限确定的沥青用量在设计工程级配沥青用量的±0.3%范围内,满足生产控制的要求,且SAMPAVE混合料具有优良的耐高温、耐低温、抗变形、耐疲劳、抗水损害等路用性能.     

硫酸盐-干湿循环侵蚀环境下纤维沥青混合料低温抗裂性研究

基于国内外对硫酸盐腐蚀环境下纤维沥青混合料的低温抗裂性鲜有研究的现状,采用干湿循环作用下不同浓度(5%、10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了水镁石纤维沥青混合料在Na2SO4腐蚀介质中的低温抗裂性变化规律,并与聚酯纤维和玄武岩纤维沥青混合料进行对比;探索了沥青混合料硫酸盐腐蚀损伤机理及纤维在混合料中的阻裂作用。研究结果表明:与纯净水环境相比,沥青混合料在盐蚀环境下的低温抗裂性能劣化程度更为严重;Na2SO4溶液渗入沥青混合料空隙和裂缝中发生的结晶型侵蚀是导致沥青混合料低温抗裂性劣化的主要诱因;水镁石纤维具有优良的增强增韧效应,可以有效提高沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的低温抗裂性。研究成果可为硫酸盐富集地区沥青混合料材料组成设计提供参考。     

玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响

为研究玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响,通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料抗老化性能的作用。试验结果表明:虽然玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度随老化时间增加,但相对于普通沥青混合料而言,其增加的幅度减缓,提出采用相对变形率作为老化性能评价指标;玄武岩纤维延缓了沥青混合料老化性能的衰变,使得老化后的混合料低温抗裂性改善;经短期老化和长期老化后玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料,且玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数。     

基于离散元方法的沥青混合料力链演化及分布量化分析

为了研究沥青混合料内部颗粒间力链的演化及分布规律,以AC-13沥青混合料作为研究对象,利用离散元方法重构沥青混合料数字试件,模拟简单性能试验,提取试件内部颗粒间的力链信息进行力链演化、概率分布和角度分布分析。结果表明,通过比较预测结果和实测结果,基于离散元方法重构的AC-13沥青混合料细观模型用于模拟其细观力学特性是可行的。试件内部力链空间分布具有各向异性,以垂直方向的压力力链为主,承受大部分的半正弦荷载。法向力链概率分布随加载时间的变化规律基本一致,法向接触力与平均法向接触力比值f最小时,概率分布出现最大值,f=1.75时,概率分布再次达到峰值,然后逐渐减小并趋于稳定。法向力链角度分布主要位于90°和270°附近,第一、二象限的角度分布比例远大于第三、四象限,60~120°、30~150°中法向力链角度分布比例均大于70%,最小为72.733%。     

基于DSR直接拉伸试验的沥青高温粘聚性分析

采用动态剪切流变仪(DSR)直接拉伸试验研究了60℃时改性沥青老化(RTFOT)前、后的粘聚性。绘制了σ-ε关系曲线,并对曲线进行双指数拟合;采用应力峰值σmax、峰值对应位移ε0、拉力功W以及指数方程拟合参数A1、A2作为沥青高温粘聚性的评价指标。研究结果表明:老化前TPS高粘沥青粘聚性各项指标最优;改性剂来源不同、掺量相同的SBS改性沥青粘聚性差异较大,其中以791改性沥青粘聚性最好,1301次之,4303最差。橡胶粉/791SBS复合改性沥青的σmax、ε0、W以及拟合参数A1、A2均远小于791改性沥青;RTFOT老化后,改性沥青粘聚性发生了较大变化,1301改性沥青各项指标最优、其次为4303,TPS高粘沥青和791改性沥青的粘聚性较差,橡胶沥青的粘聚性远小于其它类型改性沥青。     

应力吸收层结合料流变特性研究

应力吸收层的抗裂抗渗功能对其改性沥青结合料提出了更高的要求,但长期以来,国内外对应力吸收层结合料的研究相对较少,尤其是对其流变特性的研究,而改性沥青在不同温度下的流变性能与其实际的路用性能关系密切。选取两种应力吸收层改性沥青、两种普通改性沥青和一种基质沥青,根据SHRP规范推荐的试验方法,对比研究了5种沥青老化前后的高温、中温和低温流变性能。结果表明,应力吸收层结合料具有较好的抗老化性能,并具有良好的低温抗裂和中温抗疲劳性能。研究成果为应力吸收层的推广应用提供了试验依据。     

光催化分解汽车尾气型沥青混合料研究

为了制备出具有光催化分解汽车尾气功能且路用性能优良的沥青混合料,采用TPS改性剂制备高黏沥青,利用OGFC-13作为结构载体,建立气体浓度修正N值概念,应用自行研发的沥青混合料光催化分解汽车尾气性能测试系统,并结合纳米TiO2掺量对高黏沥青混合料的性能的影响展开光催化分解汽车尾气型沥青混合料的研究.研究表明:采用TPS制得的高黏沥青可以有效地减小因掺入纳米TiO2而导致的沥青混合料水稳定性的降低;沥青混合料对HC和CO的光催化分解性能与纳米TiO2掺量体现出良好的正相关性;利用TPS改性剂和anatase相纳米TiO2可以制备出性能优良的光催化分解汽车尾气型青混合料.     

透水性沥青路面高粘改性沥青动态力学性能

采用动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪,对SK70#、Shell70#、SBS改性沥青、TPS高粘改性沥青以及自主研制高粘改性沥青的高温、中温以及低温动态力学性能进行对比研究,分析了复数剪切模量、相位角、车辙因子、零剪切粘度、蠕变动度和速率、疲劳因子以及损失正切值的变化.结果表明:5种沥青的复数剪切模量、车辙因子均随温度的升高而减小,自主研制高粘改性沥青减小得最慢;3种改性沥青的60℃动力粘度远大于其零剪切粘度,且自主研制高粘改性沥青的零剪切粘度大于20 000 Pa· s;3种改性沥青的PG低温分级均为PG-28,但自主研制高粘改性沥青的蠕变劲度最小、蠕变速率最大;各沥青的疲劳因子随着温度的降低显著增大,自主研制高粘改性沥青的增幅最小,直到6℃时才发生疲劳破坏.综合各指标来看,自主研制高粘沥青表现出较好的动态力学性能.