沥青胶结料疲劳性能评价的研究进展

沥青胶结料的疲劳特性对沥青混合料的疲劳寿命起着重要作用,沥青混合料的疲劳特性直接影响路面耐久性和长期使用性能,评价沥青胶结料的疲劳寿命是研究路面疲劳破坏的基础问题。文章概述了沥青疲劳评价方法的进展,对比了疲劳寿命Ⅳ劢、能量比ER、累计耗散能变化率DER、疲劳因子G~*·sinδ、耗散能变化率DR、简化能量耗散变化率RDR等指标对沥青胶结料疲劳性能评价的可靠性,阐述了其优缺点;结合实际路面荷载作用与破坏模式对沥青胶结料的疲劳问题进行综合分析,阐明了基于动态剪切流变仪(DSR)的时间扫描试验方法、加载方式以及沥青触变性、自愈性等因素对沥青胶结料疲劳性能的影响,阐述了6种沥青胶结料疲劳性能评价指标在实际中的应用情况,展望了沥青胶结料疲劳研究的方向。     

沥青的疲劳性能评价方法研究

采用动态剪切流变仪(DSR),在Time-Sweep的应力控制模式下对5种沥青进行重复剪切疲劳试验。比较分析了6种沥青疲劳评价方法的优缺点,并从沥青疲劳破坏阶段的角度将沥青复合模量变化曲线拐点所对应的循环加载次数定义为沥青疲劳寿命N_G~*。结果表明:采用基于耗散能的疲劳指标N_1、N_(p20)、N_R以及经验性疲劳指标N_(f50)来评价沥青的疲劳寿命并不合理;采用耗散能变化率曲线拐点Nfm和复合模量变化率曲线拐点Nf_G~*评价指标可较好地评价沥青的疲劳性能,但试验数据处理过程繁琐,拐点位置判断不够精确;疲劳指标N_G~*与N_(fm)、Nf_G~*在数值上接近,相关系数达到1,作为一种评价沥青疲劳性能的指标N_G~*更为简单有效。     

基于时间扫描的聚烯烃树脂改性沥青疲劳演化规律研究

为评价聚烯烃树脂改性沥青的疲劳特性,采用动态剪切流变仪对70^#基质沥青、不同掺量聚烯烃树脂改性沥青、温拌改性沥青及SBS改性沥青进行动态时间扫描试验,通过复数剪切模量G^*、相位角和累计耗散能比对应的疲劳曲线分析沥青的疲劳损伤过程;最后对聚烯烃树脂改性沥青的改性机理进行分析。试验结果表明：不同指标疲劳曲线变化规律明显,能较好地表征试验沥青的疲劳损伤过程,G^*与荷载作用次数曲线可清晰地反映荷载适应、损伤累积和加速破坏3个阶段,疲劳演化曲线便于表征其疲劳特性;改性沥青的疲劳性能随着新型聚烯烃树脂改性剂掺量的增加先增强后减弱,3%掺量改性沥青的疲劳特性较优,SBS改性沥青疲劳特性最优。研究结果将为聚烯烃树脂改性沥青应用和改性沥青疲劳性能评价提供参考。     

无机微粉填料对沥青胶浆疲劳性能影响规律分析

为了探究无机微粉填料在沥青胶浆中的疲劳性能影响规律,以3类9种常用无机微粉颗粒作为添加矿料,从无机微粉填料颗粒形貌特征、填料类型和颗粒粒径出发,通过扫描电镜(SEM)对微粉颗粒的形貌特征进行表征,再通过动态剪切流变仪(DSR)时间扫描试验分析不同种类微粉填料对沥青胶浆的疲劳性能的影响规律,然后采用Nf50和NDER两种...     

基于车辙试验优选沥青高温性能评价指标

选择6种沥青分别进行短期老化前后的常规试验、动态剪切流变试验以及重复蠕变恢复试验,得到常规7种高温性能评价指标。将指标排序结果与模拟沥青路面高温性能的沥青混合料车辙试验结果进行相关性分析,选择最优的沥青高温性能评价指标。     

沥青结合料疲劳失效定义与失效准则

为了更好地理解沥青结合料的疲劳失效特性,以黏弹连续介质损伤力学为分析手段,通过加速疲劳试验和传统时间扫描疲劳试验系统研究了基质沥青和改性沥青在不同加载条件下的疲劳失效行为.研究发现,基于虚应变能理论提出的将最大存储虚应变能指标作为沥青加速疲劳试验中的疲劳失效新定义,与现象学指标相位角峰值有着很好的等效性,并和时间扫描试验中的疲劳失效定义保持了一致,进而依据疲劳失效定义建立了虚应变能释放率和材料疲劳寿命之间的特性关系准则.该特性准则与试验方法和加载条件无关,可作为统一的疲劳失效准则运用于沥青结合料的疲劳性能预测.     

高温剪切时间对废橡胶-沥青相容性的影响

废弃橡胶与沥青之间的相容性决定了橡胶沥青的工程性能。在180℃和1 h、5 h条件下采用废弃轮胎橡胶粉分别对沥青进行短期和长期剪切改性,通过胶粉残余量、动态剪切流变和多重应力蠕变恢复等试验及傅里叶变换光谱表征,研究高温剪切时间对橡胶-沥青相容性的影响。结果表明：在180℃高温条件下,剪切时间从1 h延长至5 h,橡胶沥青的胶粉残余量和特征官能团无明显变化,且改性沥青的高温性能和黏弹性能也无明显改善。高温剪切时间的延长不能促使橡胶发生明显降解而改善橡胶与沥青之间的相容性。     

糠醛抽出油再生沥青的流变和感温性能研究

为了解糠醛抽出油作为沥青再生剂对不同老化程度沥青的再生效果,对糠醛抽出油再生沥青的流变性能和感温性能进行研究.通过将糠醛抽出油添加到轻度、中度和重度3种不同老化程度的沥青中,采用动态剪切流变试验和弯曲蠕变试验,研究糠醛抽出油对老化沥青的流变性能及感温性能的影响规律,并以不同指标对再生沥青的流变性能和感温性能进行评价.研...     

沥青低温粘弹性能的预测

鉴于弯曲梁流变仪和动态剪切流变仪在研究沥青低温粘弹性能时存在一定局限性,通过动态剪切流变仪测定常温下沥青的动态粘弹性能,利用时温转换原则和沥青动静态粘弹函数的转换关系,转换为沥青的低温粘弹性能,与弯曲梁流变仪在低温下直接测定的低温蠕变性能相比较,分析了两者试验结果的相关性。结果表明,通过常温下沥青的动态粘弹性能可以很好地预测沥青的低温粘弹性能,并且可以得到更宽广的时间范围内沥青的低温粘弹性能。     

再生沥青混合料的黏弹性动态响应及疲劳性能

为了分析废旧沥青路面材料(RAP)对热拌沥青混合料的黏弹性动态响应及疲劳性能的影响,设计了不同RAP掺量(10%、20%、30%)及不同级配(AC-13和AC-16)的沥青混合料,采用沥青混合料性能试验仪(AMPT)在不同温度和加载频率下的动态模量,之后采用时间-温度等效原理,确定了不同沥青混合料的动态模量主曲线;并对不同沥青混合料进行了单轴拉伸疲劳试验,通过简化的黏弹性连续损伤模型(S-VECD),确定了不同级配、不同RAP含量的沥青混合料的损伤特征曲线(C-S),及基于能量的疲劳失效标准与疲劳加载次数之间的关系(GR-Nf).结果表明:沥青混合料的动态模量随着温度的升高、加载频率的降低而降低,温度越低、频率越高,沥青混合料越接近弹性体,反之越接近黏性体;从不同级配的沥青混合料的动态模量主曲线中可以看出,RAP含量越高,其动态模量越高,但总体来看相差不大.疲劳试验及分析表明:RAP含量较高时,其疲劳性能较低,表明其应力松弛能力较差,因此应更加关注再生沥青混合料的抗疲劳性能.     

A novel method for evaluating fatigue properties of bonding layers used in bridge deck pavement

A new method was used to evaluate the fatigue properties of the bonding layer used in the bridge deck pavement. The shear fatigue test of three bonding layers was conducted on a dynamic shear rheometer(DSR). The fatigue formulas were gained for these layers. The experimental results indicate that, at the same torque level or at the same frequency, neoprene latex asphalt bonding layer exhibits excellent fatigue performance when compared to other two bonding layers. Funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 50878171)     

Influence of the Steel-making Dust on High Temperature and Fatigue Performance of Asphalt Mortars

To research the possibility of steel-making dust as a kind of mineral filler in asphalt mixture, two steel-making dusts and one ordinary mineral filler were adopted. The specific density, specific surface area, fineness modulus and mineralogy component of the dusts were tested. Scanning electron microscopy(SEM) was carried out to research the microstructure of the dusts; dynamic shear rheological(DSR) test and time sweep test were used to research the high temperature and fatigue performance of asphalt mortars containing steel-making dust. The experimental results indicate that, compared with ordinary mineral filler, steel-making dusts have more active ingredients, difference surface characteristics and micro-structure. Furthermore, the high temperature and fatigue performance of steel-making dusts corresponding asphalt mortars are superior to those of reference group. Therefore, the steel-making dust would be an alternative to the ordinary mineral filler to improve the performance of asphalt mortars and reduce the harm of the dusts to the environment at the same time.     

泡沫沥青温拌再生混合料试验研究

动态剪切流变试验评价不同拌和工艺下沥青结合料的老化程度,并提出老化因子量测指标。试验结果表明,泡沫沥青老化程度较低,沥青混合料路用性能受到影响。拟设计中粒式沥青混凝土HMA-AC-20、FWMA-20-RAP、FWMA-20同级配的三组混合料,进行性能检测。结果表明,泡沫沥青再生混合料可压实性好、抗水损害较好;泡沫沥青混合料抗疲劳开裂、抗低温开裂效果好;加入RAP料后压实沥青混合料的动稳定度提升很多,但仍然赶不上热拌沥青混合料。     

Effect of Active Mineral Filler on Rutting Performance and Fatigue Properties of Granite Asphalt Concrete

Granite is well known as an acid aggregate. An active mineral filler produced in the laboratory is first used as an anti-stripping filler in the granite asphalt concrete. Four aggregate gradations were chosen in this study,and the effects of the active mineral filler and aggregates on the rutting resistance performance and fatigue properties of granite asphalt concrete were investigated by means of rutting test and four-point bending fatigue test. The results indicate that the dynamic stability of granite asphalt concrete increase significantly with the addition of active mineral filler and the fatigue properties can also be improved especially at lower strain level. Meanwhile,the results demonstrate that granite asphalt concrete has better rutting resistance performance and fatigue properties than limestone asphalt concrete.     

沥青混合料抗剪强度影响因素评价指标研究

较高的抗剪强度可以保证沥青混合料在高温下具有良好的抵抗永久变形的能力。主要采用单轴贯入试验,就如何选择高性能沥青混合料的材料设计参数指标进行了研究。研究结果表明,除了沥青的性能外,粗集料、特别是细集料的性能对沥青混合料抗剪性能也有极大的影响。在进行沥青混合料设计时,采用高棱角性指标的粗、细集料以及高粘度的沥青来提高沥青混合料的整体抗剪强度。并且在施工时控制混合料的压实度以确保沥青路面的长期性能。     

土工合成材料改善沥青路面性能的试验

为了抑制或延缓路面裂缝的产生,减少车辙的发生,防止雨水下渗,减轻下面层混合料的水损害及基层软化,对玻纤布、聚脂浸胶热压布、大格栅、小格栅4种土工合成材料在沥青面层中的应用进行了双层车辙试验、改良抗剪切试验、拉伸试验和疲劳破坏试验.试验结果表明:4种土工合成材料均能提高混合料的抗车辙能力,考虑到施工方便及材料应用性能的稳定性,建议采用土工布预防车辙病害;4种土工合成材料均能有效延缓路面疲劳裂缝的产生,土工布作用明显优于土工格栅;在防水损害方面,从材料结构组成定性分析可知,土工布浸透沥青后可起到防水卷材的作用,能有效降低水的渗透.     

Evaluation indices of interaction ability of asphalt and aggregate based on rheological characteristics

In order to find a parameter as the evaluation index that can capture the effect of the interaction between asphalt and aggregate, the rheological properties of asphalt mastics using two kinds of asphalts and four kinds of aggregates under different filler-asphalt ratios were measured by a dynamic shear rheometer (DSR). Moreover, four rheological parameters of K.Ziegel-B, Luis Ibrarra-A, complex shear modulus ΔG*and complex viscosity Δη* for evaluating the interaction ability were studied. Results indicate that all the four parameters can characterize the interaction ability of asphalt and aggregate correctly and feasibly. Through the comparison of sensitivities and physical meanings of the four parameters, K.Ziegel-B with high sensitivity and exact physical meaning is finally selected as the evaluation index for interaction ability of asphalt and aggregate.