基于DSR的沥青胶结料自愈合评价指标分析

为充分认识沥青胶结料自愈合评价指标的适用性,通过动态剪切流变仪(DSR)进行"疲劳-愈合-疲劳"试验,对比分析5种常见沥青胶结料自愈合评价指标(HI_1～HI_5),得到不同自愈合时间、不同损伤程度下70~#基质沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青的自愈合能力,并讨论了各指标的优缺点及适用性.结果表明:不同自愈合评价指标下,3种沥青胶结料自愈合能力排序不同;HI_1可区分不同条件下沥青胶结料的自愈合程度,自愈合时间较短时更敏感;HI_2仅适用于评价相同损伤程度的沥青胶结料自愈合性能;HI_3可反映自愈合后沥青胶结料疲劳损伤的恢复程度;HI_4不仅受沥青胶结料承受荷载作用能力的影响,还与其初始复数模量的恢复能力有关,不适用于评价沥青胶结料自愈合能力;HI_5同时考虑了沥青胶结料初始复数模量和疲劳损伤的恢复,可反映沥青胶结料综合性能的恢复能力,最适合作为沥青胶结料自愈合性能评价指标.     

现场老化对沥青胶结料性能的影响

研究了沥青路面不同深度处沥青胶结料的老化程度.比较了现场老化沥青和室内老化沥青的流变性能,并评价了路面不同深度处老化沥青的流变性能.     

基于分子模拟技术的沥青自愈合性能研究

以分子模拟作为研究手段,对采用化学结构指标H/C和CH2/CH3值作为沥青自愈合性能评价指标的可行性进行了分析,研究结论表明,采用两种不同建模方法构建的沥青分子模型的CH2/CH3和H/C值都与沥青的自愈合性能表现出较好的线性关系,且与试验结论的趋势相同,因此认为可以用CH2/CH3和H/C值作为沥青自愈合性能的评价指标。     

基于分子模拟的沥青胶结料物理老化机理研究

利用Materials Studio软件建立沥青的四组分模型,利用体积温度曲线得到了该沥青模型的玻璃化转变温度,同时利用差示扫描量热（DSC）试验验证了沥青模型所得玻璃化转变温度的可靠性,并在低于玻璃化转变温度下利用分子动力学从微观上对沥青分子的物理老化现象进行模拟与分析.结果表明：在低于沥青玻璃化转变温度的等温等压条件下,沥青模型随着时间的延长,出现了自由体积减小、密度增大的物理老化现象;低温下沥青质和胶质导致沥青活动性降低,出现了物理老化现象,实现物理老化的微布朗运动的分子活动力主要来自饱和分和芳香分.     

改性剂对沥青胶结料性能指标影响的研究分析

研究了TPS、路孚8000及Sasobit改性剂对沥青胶结料性能的影响,试验结果表明:三种新型添加剂对高温稳定性均有较大提高,TPS对低温抗裂性也有较大提高,以改善沥青胶结料的高温性能和低温性能。     

基于临界裂纹尖端位移的沥青胶结料抗疲劳性能评价

以G~*·sin δ为代表指标的沥青胶结料疲劳性能评价方法高度依赖动态剪切流变仪,针对该方法所需设备在中国普及率较低且对SBS改性沥青的适用性较差等问题,采用测力延度仪进行双边缺口拉伸试验,提出了以临界裂纹尖端位移(CTOD)作为沥青胶结料常温条件下(0～30℃)抗疲劳性能的评价指标.用CTOD和G~*·sin δ这2个指标对7个沥青胶结料的抗疲劳性能进行排序,并采用四点弯曲疲劳试验从混合料层面对沥青胶结料的抗疲劳性能的排序结果进行验证,最后用显著性检验方法比较了温度对CTOD区分度的影响.结果表明:CTOD与G~*·sin δ对SBS改性沥青的疲劳性能评价存在分歧,四点弯曲疲劳试验得到的混合料疲劳性能与CTOD所表征的沥青胶结料结果更具相关性;显著性检验发现,与15℃相比,25℃的CTOD指标对选用沥青胶结料的区分度更好.CTOD所需试验设备在中国应用较广,有望成为沥青胶结料抗疲劳性能的有效鉴定方法之一.     

短期老化对桥梁无缝伸缩缝沥青胶结料的影响

通过薄膜烘箱老化试验(TFOT)模拟无缝伸缩缝沥青胶结料的高温短期老化过程,分析老化后沥青胶结料的质量损失、弹性回复率以及流变性能。试验结果表明高温老化导致沥青胶结料中轻组分挥发,低温弹性回复下降,高低温复合模量增加,但相位角变化较小,车辙因子和疲劳因子大体呈增趋势。短期老化后沥青胶结料仍表现出很好的粘弹性,有利于保持其使用性能。     

水性环氧乳化沥青胶结料性能试验研究

为了研究一种冷补料用水性环氧乳化沥青新型胶结料,采用环氧树脂增韧改性和固化剂侧基增韧改性的方法,通过掺配试验优选得到胶结料配方。试验结果表明：拌和后树脂固化产物具有较高的强度及较大的断裂伸长率,固化时间也比较理想,所拌制的冷补料路用性能能够满足规范要求,可以作为冷补料的胶结料使用。     

沥青混合料自愈合性能研究进展综述

结合沥青混合料自愈合行为理论,分析了影响沥青混合料损伤愈合性能的因素,并对损伤愈合性能的评价方法进行了研究,提出了提高沥青混合料损伤愈合性能的方法,为发展具有高抗疲劳开裂能力的路用沥青混合料奠定了基础。     

高模量沥青胶结料路用性能流变学分析

以基质沥青、高模量改性沥青和SBS改性沥青的路用性能为研究对象,通过常规流变学试验方法,对比研究了高模量外掺剂和SBS改性剂对基质沥青黏弹特性的定性影响,并量化分析了不同外掺剂种类对基质沥青路用性能的影响;通过多应力重复蠕变恢复试验,对比研究了高模量外掺剂和SBS改性剂在提高基质沥青抗车辙能力上的差异和提高效果;基于加速疲劳试验方法对上述三大类沥青胶结料的疲劳损伤及失效特性进行对比研究,分析比较了不同沥青胶结料在疲劳损伤演化和疲劳寿命方面的差异.结果表明:RA(resin alloy)和PR(PR plasts)这2种常用高模量外掺剂在提高沥青胶结料劲度模量方面具有相近的效应;三大类沥青胶结料在相同试验温度条件下的永久变形抵抗能力排序为:高模量改性沥青SBS改性沥青基质沥青;三大类沥青胶结料疲劳寿命的排序为:SBS改性沥青高模量改性沥青基质沥青;此外,在使用相同基质沥青的条件下,掺加RA的高模量改性沥青比掺加PR的高模量改性沥青具有更好的抗疲劳性能.     

沥青自愈合指标修正及影响因素分析

通过动态剪切流变仪(DSR)对70~#基质沥青和SBS改性沥青进行无间歇和有间歇条件下的时间扫描试验,分析了沥青自愈合对其疲劳寿命的影响.评价了常见自愈合评价指标HI_1,HI_2和HI_3,并修正了HI_3,得到新指标HI_4,通过愈合行为方程拟合证明了HI_4的适用性.针对上述2种沥青在不同损伤度和间歇时间条件下进行试验,分析了损伤度和间歇时间对其自愈合能力的影响.结果表明:SBS改性沥青的自愈合能力优于70~#基质沥青;随着间歇时间的增长,沥青自愈合情况越来越好,但呈现逐渐减缓趋势;损伤度越大的沥青,在同一间歇时间段内愈合越困难.     

复杂环境因素影响下沥青混合料自愈合性能

通过半圆弯拉试验,以断裂能密度为愈合指标,分别研究了沥青种类、损伤程度、老化程度、愈合温度及愈合时间对沥青混合料自愈合性能的影响,并运用数字散斑技术对其损伤和自愈合过程进行了观测.结果表明:损伤程度对沥青混合料的自愈合能力影响最为显著;胶粉改性沥青混合料的自愈合效果最好;损伤程度和老化程度对自愈合能力起负面作用;当提高愈合温度时,沥青混合料的自愈合能力增强;随着愈合时间的增加,沥青混合料自愈合速度相对降低;基质沥青混合料经过短期老化后裂缝自愈合速度最快.     

考虑自愈补偿的再生沥青疲劳性能分析

为研究自愈补偿对再生沥青疲劳性能的影响,通过动态剪切流变试验,对比分析了9种再生沥青在考虑自愈补偿前后的疲劳性能.采用动态剪切模量降低至初始值50%时的加载次数Nf50来评价再生沥青疲劳性能,采用疲劳寿命变化率HI来评价再生沥青的自愈合性能.结果表明:考虑自愈补偿前,各再生沥青疲劳寿命均与原沥青老化程度、应变大小呈反比,与再生剂掺量呈正比;考虑自愈补偿后,再生沥青疲劳寿命明显增长,间歇时间对疲劳寿命的增长有促进作用,应变大小对疲劳寿命衰减程度影响基本不变,再生剂掺量对疲劳寿命增长的影响显著.考虑自愈补偿前后,再生沥青的疲劳曲线存在明显差别,建议在研究沥青疲劳性能时应考虑自愈补偿的影响.     

再生沥青自愈合影响因素及疲劳性能分析

为研究再生沥青自愈合影响因素及自愈恢复后的疲劳性能,试验选择指标HI_6表征材料自愈性能,选择指标N_(f50)表征材料疲劳性能,利用动态剪切流变(DSR)仪以时间扫描模式进行疲劳-愈合-疲劳循环加载测试,分析了愈合温度、愈合时间、老化程度、损伤程度、再生剂种类和再生剂掺量对再生沥青自愈合性能及疲劳寿命的影响,并通过灰关联理论进行了自愈合关键影响因素分析.结果表明:较长的愈合时间、较高的愈合温度和再生剂掺量对再生沥青自愈度有促进作用,原沥青的老化、再生沥青的损伤均不利于再生沥青的自愈恢复;同种再生沥青之间,自愈度越高则疲劳寿命越长,不同再生沥青之间,自愈度与疲劳寿命之间没有绝对关系;再生沥青自愈合关键的影响因素为愈合温度,其次分别是愈合时间、再生剂种类、原沥青老化程度、损伤程度和再生剂掺量.     

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.     

沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究

通过应变控制四点弯曲疲劳试验,变化加载频率分析沥青混合料的即时自愈合,变化愈合温度、时间、荷载和损伤程度分析沥青混合料的后期自愈合.结果表明:沥青混合料的即时自愈合伴随加载产生,愈合效果为SBS-AC13TB-AC13基质-AC13;愈合温度、时间、荷载对沥青混合料的后期愈合具有正面作用,而损伤程度具有负面作用;橡胶沥青混合料疲劳寿命对自愈合条件的依赖性小于SBS沥青混合料,对沥青用量变化敏感性低于SBS沥青混合料;橡胶沥青混合料的劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率,且疲劳寿命恢复率的离散性较大,劲度模量恢复率的离散性较小.     

SBS沥青混合料疲劳自愈合影响因素分析

通过四点弯曲疲劳试验,选用ASTM D7460中的NfNM疲劳判断标准,采用单因素对比分析法对SBS改性沥青混合料疲劳自愈合能力的3类影响因素(混合料特性、荷载条件、自愈合条件)进行系统研究,对自愈合补偿后的SBS改性沥青混合料的疲劳行为方程进行回归拟合.结果表明:SBS沥青混合料疲劳自愈合效率与沥青用量、自愈合时间成正比,与试件的空隙率、破坏程度及应变量大小成反比;在SBS掺量(质量分数)为6.0%,自愈合温度为50℃,荷载强度为5kPa时,SBS沥青混合料疲劳自愈合效率达到最佳;考虑自愈合补偿后的SBS改性沥青混合料疲劳次数与应变量大小、沥青用量及空隙率存在很好的相关性.     

干湿条件下沥青自愈合性能评价与机理分析

利用沥青拉拔试验对5种改性沥青的黏结与自愈合性能进行了对比,考虑干燥与潮湿2种愈合养护状态以及改性剂掺量的影响;在拉拔试验的基础上,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对破坏-愈合-再次破坏的沥青样品进行分析,探究了沥青自愈合性能与分子结构之间的相关性,结果表明:线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、橡...