纤维沥青混合料抗裂性能的试验研究

采用MTS 810对未切缝及预切缝两种小梁试件进行低温3点弯曲试验,并利用临界应变能密度及材料的临界应力强度因子评价纤维长度及纤维力学性能对低温抗裂性能的影响.结果表明,掺加纤维能有效阻滞裂纹的进一步发展,提高沥青混合料的低温抗裂能力,且随纤维力学强度的增大及长度的适当增长,纤维的增强效果进一步改善.     

高比例RAP热再生沥青混合料低温抗裂性能

目的 研究较高比例回收沥青混合料(Reclaimed Asphalt Mixture)掺量下再生沥青混合料的低温抗裂性能,为工厂热再生中提升RAP利用率提供理论依据和控制方法.方法 通过低温(-5℃,-10℃)弯曲试验对热再生沥青混合料的低温抗裂性能进行研究,分析了不同再生手段、不同RAP再生方法、新旧料不同拌和时间及不同添加剂的使用对再生沥青混合料的抗弯拉强度和梁底最大弯拉应变的影响.结果 采用新沥青再生的试件弯拉应变不满足规范要求.240 s拌和时间的再生试件具有更高的抗弯拉强度和弯拉应变;加入纤维对提高再生混合料的低温抗裂性能有显著效果,而H改性剂对提升再生混合料低温抗裂性能影响不大.结论 在高比例RAP再生过程中,应采用再生剂再生,并适当延长拌和时间;纤维可以在寒冷地区的面层再生中推广应用,H改性剂应尽量避免在上面层再生中使用.     

剑麻纤维对高模量沥青混合料低温性能的改善

采用弯拉应变作为剑麻纤维高模量沥青混合料低温性能的评价指标,考察了剑麻纤维长度及其掺量对高模量沥青混合料低温性能的影响. 同时,对剑麻纤维高模量沥青混合料的高温性能和水稳定性进行了验证. 结果表明,在剑麻纤维掺量为0. 3%条件下,纤维长度能够明显影响弯拉应变值;其中6 mm长的剑麻纤维对高模量沥青混合料的弯拉应变值比不掺加剑麻纤维的高模量沥青混合料增幅高达123%. 在剑麻纤维长度为6 mm的条件下,弯拉应变值随着剑麻纤维掺量的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;其中0.3%掺量的剑麻纤维对高模量沥青混合料低温性能改善效果最为突出. 此外,剑麻纤维的添加对高模量沥青混合料的高温和水稳定性能均有一定程度提升.     

白炭黑改性沥青混合料低温抗裂性能研究

为了提高沥青混合料的低温抗裂性能,采用白炭黑为改性剂对沥青混合料的低温性能进行了研究．试验结果表明,白炭黑改性沥青混合料的针入度、延度和软化点等物理指标均有所改善,弯曲应变能密度和压缩应变能密度均有所提高,并得出白炭黑能显著改善沥青混合料低温抗裂性能的结论．     

纤维沥青混合料最佳纤维掺量的确定

为确定纤维沥青混合料中纤维的最佳掺量,通过对不添加纤维和各添加0.3%时的4种纤维沥青混合料进行高温车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验和疲劳试验,对同一纤维不同含量的纤维沥青混合料进行低温弯曲试验,并对纤维沥青混合料破坏时的应变能进行分析,同时分析抗弯拉强度、弯拉应变和弯曲劲度模量是否在正常使用范围。结果表明:沥青混合料在添加纤维后高温性能和低温性能明显提高,并且各纤维都存在最佳掺量;应变能可以较为明显地反映纤维变化对混合料整体性能的影响,确定的纤维最佳掺量更精确,并且在应变能确定的最佳纤维掺量下,混合料的其他技术指标均处于较为理想的状态。     

橡维联/纳米膨润土复合改性沥青混合料的路用性能研究

为了分析纳米有机膨润土复合改性沥青混合料的路用性能,采用改性剂橡维联和纳米有机膨润土对沥青进行复合改性,分别对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及耐疲劳性能进行研究,并通过灰色关联度评价不同掺量的橡维联对沥青混合料路用性能的影响。研究结果表明：复合改性能提高混合料的动稳定度,其高温稳定性相较于只添加膨润土的沥青混合料提高20%左右;复合改性能提高混合料的极限弯拉应变,其低温稳定性相较于只添加膨润土的沥青混合料至少提高23%;复合改性对水稳定性和耐疲劳性都有改善;且通过研究不同掺量的橡维联的沥青混合料和各项路用性能的灰色关联度表明：橡维联/纳米膨润土对沥青影响程度大小依次为：低温抗裂性>高温稳定性>耐疲劳性>水稳定性。当纳米膨润土掺量4%,橡维联掺量为1‰时,沥青混合料的路用性能最佳。     

改性生物沥青混合料路用性能试验研究

为了研究改性生物沥青混合料的路用性能,分别对不同种类的沥青混合料进行水稳定性能、高温稳定性能和低温抗裂性能试验。试验结果表明：改性沥青的添加能有效预防水对沥青和集料界面的侵蚀,提升沥青混合料的水稳定性能;与生物沥青混合料相比,改性生物沥青混合料的冻融劈裂强度比显著提升;改性沥青的添加会影响生物沥青混合料的高温性能,改善其原有的硬脆特性;在低温条件下,改性生物沥青混合料的极限弯拉应变和抗弯拉强度满足技术规范要求,且具有较低的弯曲劲度模量,表现出良好的低温抗裂性能。     

纳米TiO_2/CaCO_3-玄武岩纤维复合改性沥青的路用性能

为了同时改善沥青高温稳定性和低温抗裂性,本文选用纳米TiO_2/CaCO_3和玄武岩纤维对沥青进行复合改性。采用锥入度试验、软化点试验、延度试验、黏度试验、动态剪切流变试验以及低温弯曲蠕变试验对复合改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性进行评价。结果表明:掺入纳米TiO_2/CaCO_3和玄武岩纤维可有效提升沥青的抗剪切强度和黏结力,增强高温抗永久变形能力;掺入纳米TiO_2/CaCO_3和玄武岩纤维后沥青低温延展性降低,在改性材料掺量较低时弯曲蠕变速率升高,低温应力松弛能力增强,改善了低温性能;同时掺入两种改性材料对于沥青性能的改善作用具有叠加效应,在沥青路面中进行应用有利于进一步提高其使用寿命。     

沥青混合料低温抗裂性能及影响因素评价

为了评价沥青混合料的低温抗裂性能,选择3种沥青和3种级配,两两组合形成9种沥青混合料,采用低温线收缩系数试验和低温弯曲试验分别评价其抗收缩开裂能力和抗弯拉开裂能力.对试验结果进行双因素方差分析,结果显示,沥青和级配对低温线收缩系数均没有显著影响,温缩裂缝主要受外界温度等因素影响;沥青和级配对低温弯拉应变有显著影响,不同沥青和级配组成混合料的抗弯拉开裂能力由弱至强分别依次为:70-A基质沥青、90-A基质沥青、SBS改性沥青和SMA-13、AC-16、AC-13.     

基于DCT试验和AHP的沥青混合料抗裂性能综合评价

为弥补断裂能在评价沥青混合料低温抗裂性能时的不足,总结目前基于DCT试验的沥青混合料抗裂性能指标,即断裂能、韧性指数、断裂强度指数、断裂应变容限值和柔性指数,应用层次分析法(AHP)对这5种评价指标进行综合分析,得出不同指标的权重,应用加权平均方法确定沥青混合料的抗裂性能。研究表明:分别赋予断裂能、韧性指数、断裂强度指数、断裂应变容限值和柔性指数0.232,0.040,0.145,0.491,0.092的权重系数,得到沥青混合料抗裂性能综合评价指标;综合评价指标越大,沥青混合料的抗裂性能越好;采用AHP计算的综合评价指标相对于单一指标方法更为合理,有更好的适用性和可靠度。     

超硬质沥青改性结合料流变性能分析

为研究超硬质沥青(super hard asphalt,SHA)对超硬质沥青结合料的高、低温流变的影响效果,采用SHA作为改性剂对AH-90道路石油沥青进行改性,制备了不同质量分数（5%、6%、7%和8%）的SHA改性结合料,并进行动态剪切流变试验、多应力蠕变恢复试验及小梁弯曲蠕变试验. 试验结果表明:其适用于时温等效原理;SHA的掺入会有效提高沥青结合料的车辙因子G^*/sin δ,沥青混合料的高温性能得到明显改善;随着SHA掺量的增加,沥青结合料的平均应变恢复率R逐渐升高,不可恢复蠕变柔量J_nr逐渐降低,掺加SHA有利于提高沥青结合料高温抗变形能力与变形恢复能力;随着SHA的掺入,沥青结合料的蠕变劲度S与蠕变劲度变化率m变化幅度不大,对沥青结合料的低温抗裂性能影响不大. SHA改性沥青结合料高温抗车辙性能优异,低温性能相对于基质沥青PG分级保持不变.     

基于CA灌浆材料的半柔性路面低温性能

为了解决半柔性路面(semi-flexible pavement,SFP)材料低温性能不良的问题,以-10℃弯曲破坏应变为低温性能评价指标,对比研究了AC-13、AC-20普通沥青混合料以及4种级配的半柔性路面材料的低温性能;分析了普通水泥灌浆材料以及阴离子、阳离子水泥沥青(cement asphalt,CA)灌浆材料的半柔性路面低温性能,研究了CA灌浆材料对半柔性路面低温性能的改善作用.结果表明:4种半柔性路面材料-10℃弯曲破坏应变范围为1 050.16×10~(-6)~1 947.57×10~(-6),显著小于普通沥青混合料-10℃弯曲破坏应变值,且不满足现行规范对路面低温性能的技术要求;采用阳离子CA灌浆材料的半柔性路面-10℃弯曲破坏应变为3 159.26×10~(-6),阳离子CA灌浆材料可显著提高半柔性路面材料低温性能,而阴离子CA灌浆材料对半柔性路面材料的低温性能改善作用不显著.研究结论为半柔性路面的研究及技术推广提供了试验基础.     

KSH系列温拌沥青混合料性能研究

通过对添加不同温拌机理的KSH系列温拌剂的沥青混合料进行试验研究,对比分析了其在水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能等方面与相同级配热拌沥青混合料的差异,发现即使温拌沥青混合料60℃马歇尔稳定度达不到8kN,其残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温弯曲破坏应变等亦可达到甚至超过同条件热拌沥青混合料的相应指标,说明在使用基质沥青时要求温拌沥青混合料的稳定度达到8kN是不合理的,添加KSH系列温拌剂的混合料可以满足热拌沥青混合料的路用性能要求。     

ATB联结层的路用性能研究与评价

在采用试验和理论分析相结合的研究方法,分别从沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳性能4个方面系统地分析ATB联结层的路用性能,对不同沥青用量的ATB混合料进行路用性能试验,最终得到沥青用量对ATB联结层的路用性能的影响规律;并通过对比试验分析和弯曲蠕变试验得出采用冻融劈裂试验作为ATB联结层水稳定性能的评价方法,且存在最佳沥青用量。     

SBS改性阻燃沥青的感温性能研究

SBS改性阻燃沥青是一种集路用性能与难燃性能于一体的新型沥青产品,可广泛应用于隧道路面。分别考察了由茂名70#和欢喜岭90#沥青为基质沥青的SBS改性阻燃沥青的温度敏感性、高温稳定性与低温抗裂性,并与SBS改性沥青以及其它几种国内外普通沥青进行了比较。结果表明,SBS改性阻燃沥青与SBS改性沥青相近,远远优于普通沥青,具有良好的感温性能。另外,由茂名70#生产的SBS改性阻燃沥青的3种感温性能均优于由欢喜岭90#所生产的产品。     

老化前后沥青与沥青混合料指标相关性分析

为分析老化前后沥青与沥青混合料指标相关性，开展了相应室内试验研究：在不同老化阶段进行沥青针入度、延度、软化点试验；在中、低温条件下，对不同老化时期AC-13沥青混合料进行半圆弯拉试验，分析混合料力学强度、弹性模量、断裂能演化规律；将老化前后沥青三大指标与沥青混合料力学指标进行相关性回归分析。试验结果表明，老化初期对混合料强度、弹性模量影响较大，且老化对弹性模量影响较为敏感；混合料对低温断裂能作用明显，中温断裂能显著高于低温断裂能；混合料老化前后的强度、弹性模量与沥青三大指标具有较高线性相关性，针入度可对中低温下混合料力学性能进行预测。     

基于BP神经网络沥青混合料低温弯拉应变预测模型

目的分析影响沥青混合料低温弯拉应变的因素,预测沥青混合料低温弯拉应变.方法基于Mablab7.1平台,应用灰色关联熵法分析了影响沥青混合料低温弯拉应变的因素,建立了结构为9-14-1的三层沥青混合料低温弯拉应变的BP神经网络预测模型.结果根据灰色关联熵法分析,确定了5℃延度、针入度指数PI、当量脆点t1.2、当量软化点t800、FAc比、25℃针入度、FAf比、软化点、CA比等9个影响因素作为神经网络模型的输入因素.通过43组试验数据对BP神经网络模型进行了学习训练,并用另外5组试验数据对模型进行了检验.预测结果与实测结果误差在工程要求精度范围以内.结论预测结果与实测结果的拟和程度较高,预测模型可信,可用于沥青混合料低温性能预测.     

硫磺改性沥青混合料基本性能的研究

为考察硫磺改性沥青混合料的路用性能,选取AC-13和AC-20两种混合料类型、4种不同的硫磺掺量（硫磺占硫磺改性沥青胶结料的质量百分比分别为0%、30%、35%、40%）作为对比,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验测试了其水稳定性能,采用车辙试验、三点小梁弯曲试验和Overlay Tester试验分别测试了其高温性能、低温性能与疲劳性能,采用动态模量试验获得了其力学参数. 结果表明: 添加质量分数为30%硫磺后,AC-13和AC-20沥青混合料动稳定度分别提高了18%和26%,疲劳开裂性能有所提高, 低温性能没有明显改变. 添加不同质量分数的硫磺,沥青混合料的水稳定性能明显降低,其中AC-13沥青混合料在添加40%硫磺时冻融劈裂强度比下降达22%. 动态模量测试表明硫磺改性沥青混合料与普通沥青混合料动态模量变化趋势相同,但-10 ℃~54 ℃温度区间较普通沥青混合料动态模量要高.