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。     

纳米复合改性沥青混合料路用性能研究

为评价纳米复合改性沥青混合料的路用性能,对纳米ZnO改性沥青混合料、纳米ZnO/TiO_2改性沥青混合料以及纳米ZnO/TiO_2/SBS复合改性沥青混合料进行了高温性能试验、小梁弯曲试验、劈裂试验及相关耐久性试验,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比分析.结果表明:上述3种纳米改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、间接抗拉性和耐久性均优于基质沥青混合料,其中纳米ZnO/TiO_2/SBS复合改性沥青混合料的上述性能优于SBS改性沥青混合料.由此可见,纳米材料可显著改善沥青混合料的性能,纳米复合改性沥青的性能优于聚合物改性沥青,将其应用于道路是可行的.     

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.     

室内外老化沥青混合料动态模量评价

为对室内外老化条件下沥青混合料的动态模量特征进行比较和评价,按照北京市五环路上、中、下3个面层的结构与材料类型,在室内成型SMA-16,AC-25,AC-30沥青混合料试件,分别进行不同老化程度下的间接拉伸疲劳试验,根据时-温等效原理建立不同老化程度沥青混合料的动态模量主曲线,并与室外自然老化13a的沥青路面芯样进行对比,研究室内外老化的关系.结果表明:老化效应对沥青混合料动态模量的影响随试验温度升高而逐渐增强;沥青混合料动态模量对老化效应的敏感程度依次为:AC-25AC-30SMA-16;间接拉伸试验条件下3种沥青混合料室内外老化的动态模量主曲线差异不大,可以通过室内老化试验对室外路面沥青混合料的动态模量进行评价.     

沥青混合料动态压-拉双模量及其在路面响应分析中的应用

沥青混合料层模量是沥青路面响应分析的必备参数,其数值的准确性关乎路面设计结果的可靠性。受骨料嵌挤作用的影响,沥青混合料在承受压应力与拉应力时模量表现不同。文章旨在从双模量的角度分析沥青混合料的动态压-拉模量特征,并将压-拉双模量用于路面响应预测,探讨双模量体系下的路面响应特点。首先,基于双模量框架下的有限元模型,建立间接拉伸试验中沥青混合料压 拉双模量、泊松比的计算方法;其次,以一种密级配混合料(AC-13)为例,分析沥青混合料在不同温度与加载频率下动态压-拉双模量、压-拉泊松比与单模量、单泊松之间的差异性;最后,将所确定的压 拉模量及泊松比用于路面沥青层力学响应预测,并与现有的单模量体系下的预测结果进行对比,分析单、双模量两类体系下路面力学响应的特点及其联系。研究表明,AC-13混合料压模量主曲线在全频域内均明显高于拉模量主曲线;单模量体系计算的模量主曲线更接近于压模量主曲线,且所计算的泊松比在中高温时失效;混合料压 拉模量比值分布在1.6～4.0,随温度升高而升高。与双模量体系下路面响应计算结果相比,现有单模量体系模型低估了柔性路面沥青层应变响应及柔性/半刚性路面沥青层的最大剪应力响应,而弯沉响应计算结果具有较好的一致性。研究成果可为考虑材料压、拉模量差异性的路面设计提供参考。     

基于时间和温度依赖性的SBS/ 多聚磷酸复合改性沥青流变性能研究

为分析多聚磷酸掺量对SBS/多聚磷酸复合改性沥青高温流变特性的影响,对比复合改性沥青与基质沥青、SBS改性沥青流变特性的差异,本文采用SK90号基质沥青、制备4.5%SBS改性沥青以及SBS/多聚磷酸复合改性沥青。对沥青试样进行60℃频率扫描和30℃-60℃温度扫描试验,分析沥青结合料复数模量、相位角随加载频率和温度的变化规律。结果表明:SBS改性沥青、SBS/多聚磷酸复合改性沥青的复数模量值远大于基质沥青,SBS/多聚磷酸复合改性沥青的复数模量随着多聚磷酸掺量的增多而增大;SBS改性沥青和SBS/多聚磷酸复合改性沥青的相位角随荷载作用频率上升而迅速增大;SBS改性沥青和SBS/多聚磷酸复合改性沥青的温度敏感性较基质沥青有了显著的改;3.5%SBS+1.6%PPA复合改性沥青的复数剪切模量大于改性剂掺量为4.5%的SBS改性沥青。     

沥青路面反算模量与沥青混合料动态模量的关系

为获取沥青路面结构层沥青材料模量参数,合理评价沥青路面结构性能,开展沥青路面反算模量与同温度下室内沥青混合料动态模量的关系研究。采用落锤式弯沉仪（FWD）对4个不同结构的沥青路面试验路进行测试,并通过路面结构埋设的温度传感器同步采集温度,对试验结果进行沥青层模量反算;采用沥青混合料性能试验机（AMPT）对试验路沥青材料进行动态模量试验,根据时温等效原理获取FWD测试的同温度下的沥青混合料模量值,结合沥青路面结构层厚度计算沥青混合料动态模量的当量模量;对沥青层同一温度下的FWD反算模量与动态模量的当量模量进行分析比较,建立回归模型。结果表明,不同路面结构的FWD反算模量与室内动态模量的关系基本一致,其变化趋势不依赖于沥青层厚度的变化;沥青路面FWD的反算模量和室内AMPT的模量呈非线性关系,当模量较小时,FWD反算模量要低于室内模量,随着模量的增加,在10000MPa附近时,二者的模量值是接近的,模量值再继续增大时,FWD反算模量的增加较快,明显大于室内动态模量,室内动态模量的增长趋于平缓。     

SBS改性沥青混合料高温性能研究

普通沥青混合料的高温性能较差,致使沥青路面通常会出现车辙、推移等高温病害,这主要与基质沥青性能较差有关,本文研究SBS改性沥青混合料,对其高温性能进行研究,通过马歇尔试验、车辙试验进行综合评价。     

基于等针入度的增塑沥青混合料路用性能对比研究

中国北方地区经常出现由于温度低而导致路面开裂的情况,为了解决这一问题,在SBS改性沥青中掺加邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑剂,在等针入度条件下,确定了增塑剂的最佳用量,对比研究了不同沥青及沥青混合料的路用性能.结果表明:增塑剂使沥青延度得到大幅提升,针入度变大,软化点和黏度降低;增塑剂使沥青混合料高温稳定性下降,抗低温性能提高;增塑SBS改性90~#沥青混合料的抗冻融开裂性能最优.     

道路沥青材料动力性质的关系

为研究沥青、沥青胶浆和沥青混合料等沥青材料的动力性质及其相关性,采用动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer,DSR)对沥青和沥青胶浆进行试验,分析了两者动力性质的关系,建立了沥青胶浆复数模量与沥青复数模量、粉胶比的多元关系式;采用沥青混合料性能试验机(asphalt mixture performance tester,AMPT)对5种类型的沥青混合料进行动态模量试验,研究分析了沥青材料在同频率(或加载时间)和温度条件下模量与相位角的关系.结果表明:沥青混合料的模量和相位角可以通过沥青和沥青胶浆的模量和相位角来表示,且这种关系与频率(或加载时间)、温度无关.在此基础上建立了沥青、沥青胶浆和沥青混合料三者的模量与相位角的关系表达式.     

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.     

沥青混合料铺装层现场模量探究-以钢桥面铺装为例

沥青混合料铺装层在荷载作用下的力学响应为铺装体系的设计提供必要的指导,在铺装层力学响应的计算中,各层模量是一个重要的输入参数。过往研究中,研究人员主要通过室内试验的方法确定铺装层混合料的模量值,但忽略了混合料的室内试验模量值与其现场模量值可能存在的偏差。针对以上问题,文章以一处钢桥面铺装工程为例,介绍一种确定沥青混合料铺装层现场模量主曲线的方法：基于不同加载工况下铺装层底部的应变实测数据,利用有限元模型对铺装层混合料的现场模量进行反算,拟合得到相应的混合料现场模量主曲线并验证其适用性。此外,将反算得到的混合料现场模量与其室内试验模量进行对比,分析两类模量之间的差异性。研究结果表明,反算得到的铺装层混合料的现场模量在不同加载工况下变化显著,其数值随加载温度的增加而减小,随加载频率的增加而增大,表现出黏弹性的特征;利用不同加载工况下的混合料现场模量值可以较好地拟合得到混合料的现场模量主曲线,且该模量主曲线经过验证后证明有效。对比铺装层混合料的单轴压缩试验模量与现场模量发现：混合料的室内模量值与现场模量值在不同加载工况下并不完全匹配,其现场模量值普遍要小于对应的室内压缩模量值;两类模量对应的模量主曲线之间也有较大偏差,在加载频率较高或较低时,主曲线间的偏差更为显著;可采用幂函数对两类混合料的室内模量进行修正,使修正后的室内模量能够反映铺装层混合料的现场模量特征。     

沥青混合料动态蠕变模量与动稳定度的关系

研究了分别基于AC13和AC25优化出的9组级配、SBS改性中海70#沥青和中海70#沥青两种结合料、花岗岩和石灰岩两种集料以及50,70 mm两种车辙试件厚度等条件下的沥青混合料动稳定度(DS)与车辙模量(E_(DS)),E_(DS)与动态蠕变劲度模量(S_(dy)),S_(dy)与DS这三者的关系.结果表明,不同沥青混合料的S_(dy)与采用厚度匹配的车辙试件DS之间存在良好的相关性.因此可以将DS转换为S_(dy),并用其作为沥青路面结构设计的参数.     

Bridging the gap between laboratory and field moduli of asphalt layer for pavement design and assessment: A comprehensive loading frequency-based approach

Asphalt pavement is a key component of highway infrastructures in China and worldwide. In asphalt pavement design and condition assessment, the modulus of the asphalt mixture layer is a crucial parameter. However, this parameter varies between the laboratory and field loading modes (i.e., loading frequency, compressive or tensile loading pattern), due to the viscoelastic property and composite structure of the asphalt mixture. The present study proposes a comprehensive frequency-based approach to correlate the asphalt layer moduli obtained under two field and three laboratory loading modes. The field modes are vehicular and falling weight deflectometer (FWD) loading modes, and the laboratory ones are uniaxial compressive (UC), indirect tensile (IDT), and four-point bending (4PB) loading modes. The loading frequency is used as an intermediary parameter for correlating the asphalt layer moduli under different loading modes. The observations made at two field large-scale experimental pavements facilitate the correlation analysis. It is found that the moduli obtained via laboratory 4PB tests are pretty close to those of vehicular loading schemes, in contrast to those derived in UC, IDT, and FWD modes, which need to be adjusted. The corresponding adjustment factors are experimentally assessed. The applications of those adjustment factors are expected to ensure that the moduli measured under different loading modes are appropriately used in asphalt mixture pavement design and assessment.     

基于流变性能试验的沥青高温性能评价指标研究

采用基质沥青、SBS改性沥青、高模量改性沥青和高黏度改性沥青,进行了常规性能试验、复数剪切试验、重复蠕变试验和广义剪切模量试验,测试几种沥青的软化点与当量软化点、车辙因子与改进车辙因子、蠕变模量和广义剪切模量等高温性能指标.通过对比分析各指标的区分度,以及沥青性能与沥青混合料车辙性能的相关性,发现蠕变模量和软化点与动稳定度拟合关系最好,建议采用蠕变模量作为沥青高温性能评价指标,软化点作为质量控制指标.     

SBS改性沥青路面质量控制的关键环节

分析了SBS改性沥青路面施工中的改性沥青制作、拌和、运输、摊铺、碾压等重要的质量控制环节,阐述了在基质沥青中掺加适量的SBS后,可使沥青的软化点、温度敏感性得以明显改善,从而提高沥青路面的使用性能。     

高模量沥青混合料温度粘弹性能研究

采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)和车辙试验表征高模量沥青的粘弹性与高温稳定性,通过微观测试分析了改性剂在沥青中的分散程度。通过动态模量试验,研究了高低温条件下高模量沥青混合料模量与相位角的变化规律,采用疲劳试验研究了材料在动态荷载作用下的服役寿命。试验结果表明:高模量改性沥青在高温下的不可恢复蠕变量仅为基质沥青的17%,约为抗车辙剂改性沥青的27%,高模量改性剂的分散性较抗车辙剂更佳;沥青混合料的动稳定度与沥青的蠕变柔量(Jnr3.2)成反比,高模量沥青混合料具有较好的温度稳定性,可延长道路的使用寿命,适用于温度跨度大的重载地区。     

SBS改性沥青玛脂石屑混合料配合比设计

结合某沥青加铺层项目,研究了旧水泥混凝土路面加铺沥青层时设置的应力吸收层材料———SBS改性沥青玛脂石屑混合料的配合比,并通过马歇尔试验和路用性能检验了该混合料配合比,结果表明:所配制的SBS改性沥青玛脂石屑混合料的各项技术指标均满足要求。     

河西戈壁地区沥青路面裂缝处治技术应用研究

基于G30连霍高速公路嘉安段养护工程,分析了河西戈壁地区沥青路面裂缝典型类型及成因,提出了设置橡胶沥青应力吸收层后,采用橡胶粉与SBS复合改性沥青混凝土罩面的裂缝处治技术。研究应用结果表明:橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料具有优良的低温抗裂性和高温稳定性,在延缓反射裂缝、延长路面使用寿命等方面具有独特的优势。     

胶粉改性沥青混合料低温特性试验研究

为研究胶粉改性沥青混合料低温抗裂性能,采用沥青混合料小梁弯曲蠕变试验对胶粉改性沥青混合料的低温性能进行检验,并以SBS改性沥青混合料作为参照,结果表明,胶粉改性沥青混合料的感温性较弱,材料力学性能受温度影响较小,与SBS改性沥青混合料相比低温不易开裂。