玄武岩纤维高模量沥青混合料疲劳性能试验研究

为探讨玄武岩纤维和高模量改性剂在提高沥青混合料抗疲劳性能方面的适用性,选取AC-20C级配,对比分析了基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料、玄武岩纤维沥青混合料、高模量沥青混合料以及玄武岩纤维高模量沥青混合料在不同应变水平下的疲劳寿命次数。结果表明:玄武岩纤维和高模量改性剂对沥青混合料的疲劳性能改善明显。     

玄武岩纤维对沥青混凝土抗疲劳性能的影响研究

文中以某公路工程为例，选取玄武岩纤维改性沥青混凝土面层方案，探讨玄武岩纤维对增强高速公路沥青混凝土抗疲劳性能的适用性。采用四点弯曲小梁试验机分别在四种应变水平下进行试验，比较分析添加与不添加玄武岩纤维，以及添加0.3%废渣玄武岩纤维的沥青混合料的抗疲劳性能。研究结果表明，掺加玄武岩纤维后的沥青混合料，其抗疲劳性能显著提高，同时该混合料所筑路面的高温稳定性也得到明显的提升。     

玄武岩纤维掺量对可卷曲沥青路面路用性能的影响研究

以SBS改性沥青加10%岩沥青和15%橡胶粉为基料,分别掺加0、0.1%、0.3%、0.5%玄武岩纤维和适量玄武岩级配碎石配制成可卷曲沥青路面混合料,研究了玄武岩纤维掺量对沥青路面混合料路用性能的影响。结果表明,随着玄武岩纤维掺量由0、0.1%、0.3%、0.5%依次增加,沥青路面混合料的车辙试验动稳定度、低温弯曲破坏应变和浸水马歇尔残留稳定度先提高后降低,常温弯曲破坏应变逐渐增大。掺加适量玄武岩纤维能有效改善预制可卷曲沥青混合料的路用性能。     

玄武岩高强纤维沥青混合料路用性能试验研究

对掺入玄武岩高强纤维的AC-13C级配的基质沥青和SBS改性沥青混合料进行了路用性能研究,并将其与未掺入玄武岩高强纤维的沥青混合料进行对比。采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂以及四点弯曲疲劳等一系列室内试验,分析了其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能。试验数据表明,玄武岩高强纤维能明显提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能,但对水稳定性的影响需要进一步研究。在AC-13C级配沥青混合料中掺加玄武岩高强纤维能有效改善混合料的路面性能,并且在SBS改性沥青混合料中效果更好。     

纤维沥青及改性沥青混合料性能试验研究

根据对沥青及改性沥青混合料掺加纤维后的试验，对比分析了普通沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土、普通沥青混凝土掺加纤维的路用性能，指出纤维改善了沥青混合料的性能，具有良好的推广价值。     

排水性SBS改性沥青混合料配合比设计研究

排水沥青路面具有雨天抗滑性能好、减少水雾等显著优点,在国内外得到了广泛的应用。但因大多数高粘改性沥青造价高,严重制约其推广应用。为降低工程造价,使用普通SBS改性沥青替换常用的高粘改性沥青,并掺加玄武岩纤维对SBS改性沥青混合料进行改性。通过析漏试验和飞散试验确定SBS改性沥青混合料最佳沥青用量。     

BRA复配纤维改性沥青混合料的技术性能与机理研究

基于改进后的车辙试验、低温弯曲试验、低温预切口SCB试验、四点弯曲疲劳试验,研究了布顿岩沥青(BRA)复合木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维改性沥青混合料的路用性能和耐久性。结果表明,BRA改性沥青混合料具有优良的高温性能和抗疲劳耐久性能;掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维均可一定程度提高BRA改性沥青混合料的弯拉强度,显著增加弯拉应变和破坏应变能,BRA复配纤维改性沥青混合料具有优良的低温抗裂性能;掺加纤维可显著延长BRA改性混合料的疲劳寿命,同时降低了BRA改性沥青混合料的疲劳性能对应变水平的敏感性,聚酯纤维对BRA改性沥青混合料低温性能改善效果最佳,玄武岩纤维对BRA改性沥青混合料高温性能和疲劳性能改善效果最佳。     

几种改性沥青疲劳破坏评价指标及性能研究

为研究改性沥青的疲劳破坏演化规律,采用动态剪切流变仪(Dynamic Shear Rheometer,DSR),对岩沥青/SBS复合改性沥青(RA/SBS)、岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CR)、岩沥青改性沥青(RA)和SBS改性沥青(SBS)进行温度扫描试验和考虑荷载控制模式(应力/应变)的时间扫描试验。基于表象法和耗散能理论,获得多种物理指标随荷载作用次数(N)的变化曲线;通过分析曲线变化规律系统地研究本研究改性沥青的疲劳行为,确定多种疲劳破坏指标(G*sinδ、TF、Nf50、Nfm、Nm、N2和Np20),并将其应用于改性沥青的疲劳性能评价与寿命评估;全面分析和客观评价不同疲劳破坏指标的评价效果,确定适用于本研究改性沥青的疲劳失效判定标准。研究结果表明：不同疲劳破坏指标对本研究改性沥青的疲劳性能评价效果存在显著差异,疲劳寿命依赖于时间扫描试验的荷载控制模式;同一种加载模式下,应用多种疲劳破坏判定指标对改性沥青进行疲劳寿命排序的结果具有一致性,添加5%岩沥青和2%SBS的RA/SBS是应力控制模式下的最佳抗疲劳性能掺配;添加5%岩沥青和18%胶粉的RA/CR是应变控制模式下的最佳抗疲劳性能掺配;增加RA/CR中的胶粉掺量,降低岩沥青掺量,可显著改善复合改性沥青的疲劳性能。通过疲劳破坏指标的几何位置判定可知,Nf50和Nfm贴近于改性沥青的完全疲劳破坏状态,可将其作为本研究改性沥青的疲劳破坏判定标准。     

老化对胶粉和SBS改性沥青流变性能的影响

为研究短期老化作用对胶粉(CR)改性沥青和SBS改性沥青流变性能的影响,通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)对CR改性沥青和SBS改性沥青进行短期老化,然后在不同温度和荷载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),结合扫描电子显微镜(SEM),对CR改性沥青和SBS改性沥青的流变性能和微观结构进行了研究.结果表明:老化前橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,老化后SBS改性剂与沥青的界面结合状况却差于橡胶粉与沥青的界面结合状况;老化作用使CR改性沥青和SBS改性沥青由储存模量G′(弹性)占主导作用转向由损失模量G″(黏性)占主导作用的温度转化点向高温转移;短期老化作用在高温下对SBS改性沥青产生的影响较大;短期老化前后,CR改性沥青较SBS改性沥青具有更强的高温抵抗变形能力和抗车辙能力;随加载频率增大,2种改性沥青的高温抗车辙能力都得到增强.     

玄武岩纤维高模量沥青混合料路面结构优化分析

为了研究玄武岩纤维高模量沥青混合料在半刚性沥青路面结构中面层的适用性,首先对普通沥青混合料、高模量沥青混合料、SBS改性沥青混合料、玄武岩纤维高模量沥青混合料,采用路面设计软件进行路面结构厚度计算。然后运用ABAQUS软件对上述4种不同沥青混合料中面层的路面结构进行受力分析,得到了采用不同沥青混合料的中面层厚度、层底拉应力和竖向位移。结果表明,玄武岩纤维高模量沥青混合料用于中面层能够有效减小厚度,提高路面结构的抗车辙能力,同时避免采用高模量沥青混合料易加剧反射裂缝发展的缺点。     

冻融循环作用后玄武岩纤维混凝土的断裂性能

在带切口梁的三点弯曲试验中,采用数字图像相关(DIC)技术观测玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件的全场变形,基于DIC技术的水平应变云图和水平位移云图确定试件的起裂荷载和裂缝开口位移,并研究冻融循环次数和玄武岩纤维掺量对BFRC试件断裂能、延性指数和等效断裂韧度的影响.结果表明:玄武岩纤维的掺入能够提高BFRC试件在冻融条件下的断裂能,但提高程度不如冻融损伤带来的下降程度大;BFRC试件的延性指数随玄武岩纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,而随冻融循环次数的增加呈现上升趋势;冻融损伤主要降低了BFRC试件在微变形阶段和小变形阶段的等效断裂韧度,在中变形阶段的降低程度有限,在大变形阶段降低程度已不显著,而玄武岩纤维的增韧作用在混凝土变形的各个阶段都比较显著,且增韧程度为微变形阶段最小,小变形阶段较低,中变形阶段较高,大变形阶段最高.     

盐冻循环条件下胶粉改性沥青混合料的水稳定性能

对胶粉改性沥青混合料进行融雪盐条件下的冻融循环试验,随后测试其空隙率、劈裂强度以及马歇尔模数,分析冰冻温度、融雪盐浓度和冻融循环次数对混合料空隙率、劈裂强度以及马歇尔模数的影响,同时对融雪盐条件下冻融循环后混合料的微观形貌进行观察,探讨融雪盐条件下冻融循环后混合料水稳定性能的劣化机理.结果表明:冰冻温度、融雪盐浓度和冻融循环次数都会对胶粉改性沥青混合料的空隙率、劈裂强度和马歇尔模数产生较大的影响;融雪盐晶粒对沥青黏结性的破坏以及冰晶在混合料内部的膨胀和消融是造成混合料水稳定性能下降的关键原因.     

疲劳荷载下冻融循环对CR-WMA开裂特性的影响

以温拌胶粉改性沥青混合料(CR-WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(CR-HMA)为研究对象,对经盐冻融循环和水冻融循环作用下的半圆试件进行三点弯曲重复加载试验,同时利用数字图像(DIC)相关技术对其开裂特性进行研究.结果表明:采用开裂位置附近点的水平应变(EXX)和以全场水平应变定义的损伤变量均可反映CR-WMA和CR-HMA在疲劳荷载作用下的抗开裂性能;CR-WMA和CR-HMA的抗疲劳开裂性能随着盐冻融循环和水冻融循环作用次数的增加而降低,且盐冻融作用对其影响大于水冻融作用;无论盐冻融还是水冻融作用,CR-WMA的抗疲劳开裂性能均优于CR-HMA.     

混凝土抗水冻融和抗盐冻融循环作用的相关性

以相对动弹性模量作为冻融损伤的评价指标,对比分析了人工砂混凝土试件在水和质量分数为3.5%的NaCl溶液2种冻融循环下的损伤程度,研究了混凝土抗水冻融与抗盐冻融循环作用之间的相关性,并基于渗透压理论,对其相关性进行了理论阐释.结果表明:抗水冻融和抗盐冻融循环次数之间具有线性相关性,且该线性相关性与混凝土的强度等级及石粉含量无关;进一步结合天然砂混凝土抗水冻融与抗盐冻融试验数据的分析,验证了该定量关系的普适性,即混凝土抗水冻融循环次数约为其抗盐冻融循环次数的2.8倍.     

盐冻融循环对温拌胶粉改性沥青混合料疲劳性能的影响

为了研究冻融循环次数、盐质量分数和表面活性剂型温拌剂(SDYK)对胶粉改性沥青混合料疲劳性能的影响,采用小梁四点弯曲疲劳试验得到了冻融循环次数和弯曲劲度模量的关系,并结合疲劳寿命和能耗理论进行了分析.结果表明:胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命随着冻融循环次数的增加而降低;当盐质量分数为8%时,水的冻胀与盐的侵蚀耦合作用最强,混合料疲劳寿命最低;当盐质量分数超过8%时,会对水的冻胀有一定的抑制作用;加入温拌剂的胶粉改性沥青混合料的疲劳性能更好.     

The effects of using lime and styrene–butadiene–styrene on moisture sensitivity resistance of hot mix asphalt

This study focuses on determining the effects of styrene–butadiene–styrene (SBS) and using mineral filler with lime on various properties of hot mix asphalt especially moisture damage resistance. The asphalt cement was modified with 2%, 4% and 6% SBS. The lime treated mixtures containing 2% lime by weight of the total aggregate as filler. The physical and mechanical properties of polymer modified binder and binder–aggregate mixes were evaluated through their fundamental engineering properties such as dynamic shear rheometer (DSR), rotational viscosimeter (RV) for binders, Marshall stability, stiffness modulus, indirect tensile strength and moisture susceptibility for mixes. The retained Marshall stability (RMS) and tensile strength ratio (TSR) values were calculated to determine the resistance of mixtures to moisture damage. To investigate clearly the effective of SBS and lime seven freeze–thaw cycle was applied to specimens at TSR test. The results indicate that application of SBS modified binders and lime as mineral filler one by one improves the stability, stiffness and strength characteristic of hot mix asphalt. According to retained Marshall stability it is concluded that addition of only 2% lime have approximately same effect with addition of 6% SBS. Using lime together within the SBS modified mixes exhibit high accordance and exacerbates the improvement of properties. Specimens containing both 2% lime and 6% SBS, have the highest stiffness modulus which is 2.3 times higher than those of the control mixture and showed the least reduction in tensile strength ratio while maintaining 0.70 tensile strength ratio after seven freeze–thaw cycle.     

硫酸盐和干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律

盐湖、盐渍土地区水位变幅区的混凝土材料劣化问题突出。该文开展不同质量浓度硫酸盐溶液干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土侵蚀试验、材料力学试验和微观测试,测试分析混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度、质量变化、相对动弹性模量等参数的演变规律,揭示不同浸泡浓度及龄期下玄武岩纤维混凝土的劣化机制;结合混凝土试件侵蚀后的表观形态和细观结构特征,研究不同侵蚀周期下掺玄武岩纤维混凝土的细观结构演变机理。结果表明:掺入长度6mm玄武岩纤维的混凝土抗压及劈裂抗拉强度增强效果优于长度12mm纤维;硫酸盐和干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律受硫酸盐溶液浓度、干湿循环次数和纤维掺量3个因素协同作用影响,干湿循环作用下硫酸盐侵蚀产物主要为石膏型侵蚀和钙矾石型侵蚀。掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力明显优于于素混凝土。     

SBS改性沥青热储存及运输过程中的降解研究

通过室内模拟低空气浓度(或相对绝氧)环境下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的热降解过程,测试和分析了不同条件下SBS改性沥青的性能.结果表明:在热降解过程中,SBS改性沥青低温抗裂能力随时间的延长或温度的升高而逐渐降低;与低空气浓度下热降解对SBS改性沥青微观结构的影响相比,SBS改性沥青在高空气浓度下热降解过程中有更高的羰基和更低丁二烯含量.在生产、储存和运输SBS改性沥青时,需要充分考虑时间、温度以及空气浓度对其性能的影响.     

基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

纤维对沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）路用性能的影响

选用木质素纤维和玄武岩矿物纤维,每种纤维变化3种掺量,在初选的最佳沥青用量下,分别进行了析漏损失、飞散损失、高温稳定性和水稳定性试验,研究了纤维种类、掺量对SMA路用性能的影响.结果表明:在纤维复合沥青的最佳组成下,木质素纤维和玄武岩矿物纤维对SMA路用性能的改善效果均随纤维掺量增加而提高.根据试验结果,分别建立了不同种类纤维SMA浸水残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比与飞散损失以及高温稳定性与析漏损失之间的关系式.