炭黑改性沥青混合料的动态响应主曲线分析

为了分析炭黑改性沥青的动态响应,在不同试验温度及加载频率下进行基质沥青混合料和炭黑改性沥青混合料的简单性能试验(SPT),分析了两种混合料动态模量和相位角的变化规律,并根据试验数据,采用Sigmoidal模型,得到了沥青混合料的动态模量移位因子及模型参数,形成了两种沥青混合料动态模量和相位角主曲线,并对其进行对比分析.结果表明,炭黑改性沥青混合料的活化能ΔE_a和移位因子lg[α(T)]在低于参照温度时小于基质沥青混合料,而在高于参照温度时大于基质沥青混合料.随着加载频率的升高,动态模量主曲线呈"S"形曲线逐渐增大,而相位角主曲线先增大后减小,但不如动态模量主曲线光滑,尤其在低频范围内数据分散.动态模量主曲线和移位因子可以较好地描述加载频率和试验温度对炭黑改性沥青混合料黏弹性响应的影响.炭黑改性沥青混合料在低于37.8℃时的动态模量更大,具有更好的抗变形能力;随着温度的升高,当温度超过37.8℃时,两种混合料的黏弹性响应差异不大,即在低频或高温条件下的炭黑改性效果不显著.     

废橡胶裂解炭黑改性沥青混合料的黏弹特性研究

采用简单性能试验机对废橡胶裂解炭黑(PCB)改性沥青混合料进行了动态模量试验,研究了不同温度与荷载频率对其动态模量和相位角的影响.通过数值分析方法,拟合了PCB改性沥青混合料的动态模量和相位角主曲线,分析了PCB对沥青混合料黏弹特性的影响.结果表明,PCB改性沥青混合料的动态模量和相位角依赖于温度和荷载频率的变化:低温和高频时,PCB的加入使得沥青混合料的动态模量明显增大,相位角明显减小,弹性特征增强,黏性特征减弱;高温和低频时,PCB对沥青混合料黏弹性的影响不明显.     

乳化沥青冷再生混合料中的复合胶浆性质

对乳化沥青冷再生混合料中的三种胶浆系统进行了研究,包括沥青+矿粉、乳化沥青残留物+矿粉和乳化沥青残留物+水泥。结果表明,因为水泥水化作用的存在,水泥⁃乳化沥青残留物胶浆表现出更高的模量增率效果;模量和相位角变化呈现与普通矿粉⁃沥青胶浆和矿粉⁃乳化沥青胶浆不同的特点,且不随粉胶比呈现线性单调的变化;胶浆界面黏结力与矿粉⁃沥青胶浆相当,并在低粉胶比范围内远高于单独利用矿粉的乳化沥青残留物胶浆。     

布敦岩沥青混合料动态模量及主曲线研究

采用Superpave简单性能试验机(SPT)分别测试了布敦岩沥青混合料、基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料在不同温度和加载频率下的动态模量和相位角,并根据时间-温度置换原理,通过非线性最小二乘拟合,确定了3种沥青混合料的动态模量主曲线和移位因子。结果表明,布敦岩沥青混合料具有优良的抵抗高温或低频荷载作用的能力,其动态模量满足法国高模量沥青混凝土的界定标准。     

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.     

TPS高粘改性沥青胶浆高温流变特性研究

采用动态剪切流变仪和布氏旋转粘度计,对不同粉胶比下的TPS高粘改性沥青胶浆流变特性进行研究,分析了粉胶比和试验温度对相位角、复数剪切模量、车辙因子、疲劳因子以及布氏粘度的影响.试验结果表明:在各粉胶比下沥青胶浆的复数剪切模量、车辙因子和疲劳因子都随温度的升高而减小;温度一定时,随粉胶比的增大,车辙因子显著增大,疲劳因子逐渐减小,当粉胶比大于1.4时,车辙因子的增长幅度明显减小;当粉胶比小于1.2时,粘度随温度的增长速率较小,粉胶比大于1.2时粘度随温度升高急剧增大,沥青胶浆的感温性随温度升高而增大.综合各指标来看,粉胶比在1.2~1.4之间时,TPS高粘改性沥青胶浆流变性能优越.     

水泥乳化沥青复合材料粘弹性能及微观作用机理研究进展

水泥乳化沥青复合材料兼具水泥和乳化沥青胶结料的优良性能,作为一种复合胶结材料可使水泥乳化沥青混凝土成为道路铺面材料选择之一.从水泥乳化沥青复合材料的粘弹性能和微观作用机理两方面概括了水泥乳化沥青复合材料的研究进展,综述了采用不同仪器方法和不同水泥乳化沥青沥青质量比(C/A)的水泥乳化沥青复合材料的粘弹性能研究情况以及水泥乳化沥青复合材料粘弹性能的模拟表征方法,并概述了水泥乳化沥青复合材料的微观结构和两者相互作用的研究进展.最后,总结了当前水泥乳化沥青复合材料及其混凝土研究中存在的不足,并提出了相应的改善措施和未来研究方向.     

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.     

水性环氧树脂改性高早强水泥乳化沥青修复材料性能与微观结构

针对传统沥青路面坑槽修补材料早期强度低、稳定性差和雨季施工难等问题,在高早强复合胶凝材料基础上调节乳化沥青和水性环氧树脂掺量,研制了一种早强型水性环氧树脂-乳化沥青-水泥(EAC)快速修补材料,并对其综合性能和微观形成机制进行了探究。结果表明,水性环氧树脂加入可改善水泥乳化沥青力学性能和阻尼性能,硬化胶浆可形成互穿网络结构,从而改善EAC的阻尼性能、高温稳定性和水稳定性。     

稳定型橡胶改性沥青混合料动态模量研究

为研究稳定型橡胶改性沥青混合料的力学性能,利用基本性能试验系统进行了动态模量试验。文章分析了温度和加载频率对动态模量和相位角的影响规律,基于时间-温度置换原理确定了动态模量主曲线和移位因子,并采用修正的Witczak模型预估稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量。结果表明：稳定型橡胶改性沥青混合料具有更小的低温模量和更大的高温模量;修正的Witczak预估模型可以较好地预测稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量值。     

SEAM改性沥青流变特性

采用动态剪切流变试验测试了沥青胶浆在原始状态、旋转薄膜老化状态及压力老化状态下的复数模量、相位角、车辙因子、疲劳因子。采用弯曲梁流变试验测试了沥青胶浆的蠕变劲度及蠕变劲度变化率。结果表明,长期老化后,改性剂质量分数为10%的SEAM改性沥青车辙因子显著增强,且疲劳因子满足SHRP沥青胶结料规范。随着改性剂含量的增加,沥青蠕变劲度增加,蠕变劲度变化率降低。综合分析上述各项流变指标可知,SEAM改性剂对沥青流变特性影响显著,适当含量(质量分数为10%)的SEAM改性剂可以有效改善沥青流变效果,而高含量(质量分数为20%以上)的SEAM改性剂会使沥青流变效果降低。     

废旧塑料改性沥青混合料动态模量研究

针对目前大量废旧塑料处置问题,尝试将其用于改性沥青混合料,以探索其在道路工程中使用的可能性.采用超市废旧高密度聚乙烯购物塑料袋,将其切碎后按照2%.5%和8%的掺量制作沥青混合料试件,采用三种试验温度在六种加载频率下进行动态模量试验,与未掺加塑料混合料的相应指标进行对比.试验结果显示在各个试验温度和加载频率下,掺加塑料屑的混合料动态模量普遍提高.掺加塑料与否对相位角指标的影响未呈现一定规律.在各个试验温度和加载频率下,2%塑料掺量混合料均具有较高的动态模量和相位角.     

基于动态模量和三层式车辙试验的车辙深度预估

为研究沥青混合料在动态荷载作用下的车辙变形量,根据沥青混合料动态模量试验及标准车辙试验数据,论证了沥青混合料动态模量指标■与车辙变形量间的相关性,引入温度、加载频率、加载应力、有效沥青用量、空隙率及级配参数构建了动态模量预估模型.然后采用"亚层变形叠加"基本思想,运用基因遗传算法基本原理,建立了包含沥青层厚度、荷载作用次数、动态模量指标■等因素的三层式车辙试验车辙深度预估模型.结果表明:提出的车辙预估模型能较准确地反映三层式车辙试验的车辙变形规律,预估方法对于不同温度区间及不同行车荷载作用下沥青路面车辙问题研究与沥青路面设计具有一定参考价值.     

无机材料对沥青-环氧树脂复合材料的性能影响

采用XRD、IR、SEM等测试技术,研究了硅酸盐水泥(SAC)、硫铝酸盐水泥(PC)、熟石灰(CH)、磨细石灰石粉(LS)对乳化沥青和水性环氧树脂组成的复合胶浆匀质性和稳定性的影响机制。结果表明:SAC、PC、CH对复合胶浆匀质性和稳定性均有提升作用,其效果依次为SAC>PC>CH,而LS对胶浆的匀质性、稳定性无改善作用,PC和SAC可作为乳化沥青-水性环氧树脂制备复合材料的结构稳定增强介质,使不相容的沥青(非极性)和环氧树脂(极性)胶结形成稳定的互穿网络结构,提高复合材料的物理力学性能和耐久性能。     

水性环氧改性半柔性路面材料的低温抗裂性能

为了改善传统半柔性路面材料的低温抗裂性能,采用水泥－乳化沥青－水性环氧树脂三相有机无机复合材料作为新型胶结体系制备的半柔性路面材料. 采用匀质性及回弹模量检测方法确定胶结材料中的乳化沥青与水泥的质量比,调整水性环氧树脂与乳化沥青的质量比研究其低温抗裂性能. 结果表明:当水性环氧树脂占乳化沥青的质量比为０．６时,半柔性路面材料的弯拉劲度模量达到２ ３３２ ＭＰａ,最大弯拉应变达到２ ６６２ με,接近沥青玛蹄脂混合料的水平. 扫描电镜研究表明:三相有机无机胶结体系形成以沥青材料为连续相、水性环氧树脂为改性分散相、水泥水化产物为衔接体的三维空间网络结构, 既改善了水泥浆材料的干缩应力,同时增强了胶浆与基体沥青混合料的界面粘结力.     

橡胶沥青砂浆对混合料的动态模量影响

为研究橡胶沥青砂浆对混合料的动态模量影响,采用旋转剪切压实试验,通过逐级填充粗集料测定骨架间隙率,分别取最小骨架间隙体积的0. 85、1. 00和1. 10倍,添加质量分数为30%的胶粉改性沥青砂浆,组成沥青混合料,通过旋转剪切压实试验制备动态模量试件,通过沥青混合料性能试验测定动态模量.研究表明,橡胶沥青砂浆对混合料的动态模量影响显著,在相同的试验温度和加载频率下,随着沥青砂浆的增加,动态模量呈增大趋势.西格摩德(Sigmoidal)数学模型能较好地拟合混合料的动态模量主曲线,粗集料、沥青砂浆和空隙的填充率拟合相关性分别为0. 998、0. 989和0. 985.     

应力吸收层沥青混合料的力学性能评价

为评价应力吸收层沥青混合料的力学性能,在室内试验测定沥青材料技术性能的基础上,基于马歇尔设计法,针对齐鲁70#沥青、稳定型橡胶改性沥青及应力吸收沥青设计了三种砂粒式应力吸收层沥青混合料。通过基本性能试验系统测定应力吸收层沥青混合料的动态模量,并建立动态模量和相位角的主曲线,主要探索了以齐鲁70#、稳定型橡胶改性沥青及应力吸收沥青作为胶结料的应力吸收层沥青混合料的力学特性。结果表明,稳定型橡胶改性沥青和应力吸收沥青作为胶结料用于应力吸收层均有良好的力学性能。     

硅烷偶联剂对复合沥青混合料路用性能的影响

针对胶浆与集料界面粘附对沥青混合料性能的影响,采用“三步”成型工艺制备复合沥青混合料试件,研究了KH-550硅烷偶联剂对其路用性能的影响,并借助IR和SEM等微观设备,分析了硅烷偶联剂在复合沥青混合料中的偶联机理。结果表明,随硅烷偶联剂用量增加,复合沥青混合料在7d和28d龄期的路用性能先提高后降低,当用量为乳化沥青质量分数的0．6％时,混合料冻融劈裂强度比、马歇尔稳定度和抗压回弹模量等路用性能提高了10％～30％。硅烷偶联剂改性后的花岗岩集料引入了偶联剂分子结构的Si-O键,在胶浆与集料界面有Si-O-Si键的生成;掺加偶联剂后的水泥乳化沥青胶浆表面变得凹凸不平,结构致密性提高;水泥乳化沥青胶浆能够较好地粘附于花岗岩集料表面,胶浆与集料界面结构得到改善。     

低温硅灰-硅酸盐水泥复合胶凝体系力学性能及微观结构

目的研究不同温度体系时不同的硅灰掺量对复合胶凝体系的力学性能及微观结构的影响．方法在低温条件下,将体积分数为0、2％、5％、8％、10％的硅灰掺入到硅酸盐水泥中,测试水泥砂浆的抗压、抗折强度,进行SEM扫描电镜分析．结果随着硅灰掺入量的增加,复合胶凝体系的力学性能呈现先增加后降低的趋势,结构趋于密实;当硅灰的掺量达到8％时,复合胶凝体系的14d抗压、抗折强度达到最大值．结论低温环境影响了复合胶凝体系力学性能的发展,硅灰的加入促进了复合胶凝体系的水化,改善了水泥石的微观结构．     

阳离子乳化沥青对硅酸盐水泥砂浆力学性能影响分析

针对乳化沥青掺量对水泥砂浆力学性能的影响,采用不同质量百分比的乳化沥青与水泥(AE/C)制备乳化沥青改性水泥砂浆,测试其抗压强度和抗折强度等力学性能,并采用扫描电镜(SEM)分析微观结构,解析乳化沥青对水泥砂浆力学性能影响机理.结果表明:乳化沥青含量大于5%时,砂浆的抗压强度显著下降,抗折强度提高;当含量达10%时,砂浆的韧性最佳.乳化沥青对水泥砂浆力学性能的改善机理为沥青胶浆填充在水化产物的空隙中,起到吸收荷载、为水化产物失稳破坏提供缓冲的作用.当沥青用量过大时,沥青膜厚度大于水化硅酸钙(C-S-H)长度,水化产物未穿过沥青膜生长,无法形成连续的网络结构,导致砂浆韧性降低.