硅橡胶粉-SBS复配改性沥青路用性能流变学分析

为了研究硅橡胶粉(silicone rubber powder,SRP)-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene,SBS)复配改性沥青的高低温性能,复配了9种不同掺配比例的改性沥青。通过常规试验和沥青流变学试验的分析方法,定性定量地分析了硅橡胶粉、SBS掺量对于复配改性沥青黏弹性的影响。分析低温弯曲蠕变试验结果时,为了全面考虑劲度模量变化率和劲度模量,分析了二者的比值和低温连续分级温度,全面准确的分析了复配改性沥青的低温性能。利用多温度下的频率扫描试验,构建复配改性沥青的复数剪切模量的主曲线,在较宽频率范围内分析了不同配合比下复配改性沥青的性能差异,为更好地研究极端频率下的情况,引入改进型CAM(Christensen-Andersen-Marastean)模型,分析了复配改性沥青的高温性能。复配改性沥青的高低温性能良好,推荐使用的复配比例为17.5%SRP+4%SBS。

LT-W1温拌胶粉改性沥青混合料路用性能研究

为研究LT-W1型温拌剂对胶粉改性沥青混合料施工温度的影响,对不同温拌剂掺量(2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%)的胶粉改性沥青混合料在不同温度下进行拌和和击实,结果表明,与原样胶粉改性沥青混合料相比,经过温拌后,拌和温度降低约30℃~35℃,击实温度降低约25℃~30℃。通过对LT-W1型温拌剂掺量为3.5%的温拌胶粉改性沥青混合料和原样胶粉改性沥青混合料进行车辙试验、低温小梁弯曲试验及冻融劈裂试验研究发现,LT-W1型温拌剂的加入提高了胶粉改性沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性,水稳定性略有改善。

热氧老化作用下温拌胶粉改性沥青混合料的疲劳性能

在不同热氧老化时长下,对四种胶粉改性沥青混合料进行四点弯曲疲劳试验,并采用劲度衰减速率D_(v)作为评价指标。分析结果表明:D_(v)能够较好地反映胶粉沥青混合料疲劳损伤速率的变化趋势。应变控制模式下,胶粉沥青混合料的疲劳损伤速率呈三阶段发展:第一阶段激增,第二阶段骤减,在第一、二阶段间存在速率峰值;第三阶段中,随着加载次数增加,D_(v)缓慢下降,且在双对数坐标下呈线性规律。随着老化时长增加,胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命随之下降,D_(v)明显升高。D_(v)曲线峰值在双对数坐标下与胶粉沥青混合料的疲劳寿命线性相关。由D_(v)曲线峰值分析可知,长期老化对胶粉改性沥青混合料疲劳性能的影响更为严重。SDYK型温拌剂的加入降低了老化前后胶粉改性沥青混合料的D_(v),提高了混合料的疲劳寿命。

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.

不同改性沥青温度敏感性

为评价不同改性沥青(SBS改性沥青(SMA)、橡胶粉改性沥青(RPMA)、复合改性沥青(CMA))老化前后的温度敏感性,利用动态剪切流变仪对以上3种改性沥青老化前后的试样进行动态剪切流变实验,并取老化前后温度扫描数据利用粘温指数VTS的不同算法在不同温标下对改性沥青的粘度-温度曲线进行拟合,针对不同沥青从线性相关系数的角度分析了各自最适用的温标及算法;在适用的温标下利用粘温指数VTS评价了不同改性沥青老化前后的温度敏感性,并利用电子显微镜扫描实验,从沥青的微观结构特征分析了不同改性沥青温度敏感性存在差异的原因。结果表明,在开式温标及兰金式温标下拟合出的VTS可以更好地评价不同改性沥青的温度敏感性;组分及蜡含量的变化对改性沥青温度敏感性影响最大,胶体结构与大分子分子量的影响次之;老化作用使改性沥青温度敏感性降低,RPMA在老化前后温度敏感性最低。

短期老化对橡胶粉改性沥青流变性能的影响

为探究短期老化作用对橡胶粉(CR)改性沥青性能的影响,针对经旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)老化前后的CR改性沥青,进行动态剪切流变实验(DSR)和重复蠕变恢复实验(RCRT)得出相应流变参数,并结合扫描电子显微镜(SEM)从细观的角度观察沥青内部结构变化及其对沥青流变性能的影响。结果表明:老化作用引起沥青组分的变化,使沥青表现出硬化现象;老化作用对CR改性沥青的变形恢复能力和变形影响随温度升高而减小;老化作用和温度的影响大于应力对其影响;随温度的升高,老化作用对CR改性沥青流变性能影响变弱。

基于VIC-3D技术的沥青混合料界面力学特性实验研究

为研究沥青混合料开裂及裂缝发展规律,通过SBS改性沥青混合料半圆试件三点弯曲实验,基于数字图像相关技术,利用VIC-3D(video image correlate,3D)采集系统对试件从加载到破坏全过程进行图像采集,并利用VIC-3D软件计算得到试件在受弯拉过程中三维位移场、应变场的变化及变化速率,分析并得出裂缝出现及发展规律;利用扫描电子显微镜对开裂试件断口进行观察,结合位移场、应变场及其变化速率揭示了试件开裂及裂缝发展的机理。结果表明,利用水平方向应变随时间变化规律可探究裂缝的发展轨迹;沥青混合料的开裂和裂缝发展沿沥青砂浆与粗集料的界面区发生,且趋向于表面情况相对差的集料的界面区;裂缝发展速率与界面区的厚度有关,可根据界面区厚度的代表值预测裂缝发展速率。

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜(SEM)、动态剪切流变试验(DSR)、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青(CR)和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。

聚合物改性沥青及混合料高低温性能试验研究

胶粉改性沥青(CRMA)是将一定比例的废旧橡胶轮胎粉末加入基质沥青中而制成的一种高性能改性沥青。利用扫描电镜(SEM)对比观察了CRMA和SBS改性沥青及其混合料的外观形貌,发现橡胶粉及SBS改性剂都与沥青融合性良好,混合料中石料与CRMA沥青界面粘结性更好;通过动态剪切流变试验,得到温度和荷载作用频率对两种改性沥青流变性能的影响规律,证明CRMA具有更好的温度稳定性、低温变形能力和抗高温性能;通过小梁弯曲蠕变试验,研究了配合比相同的两种沥青混合料在-15、0、15、30和45℃5种温度下的流变特性,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,发现CRMA混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;通过对45℃下两种沥青混合料进行三轴压缩蠕变试验,证明CRMA沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。

聚合物改性沥青高温抗变形特性实验研究

为研究短期老化作用、温度分别对3种聚合物改性沥青:SBS改性沥青(SMA)、橡胶粉改性沥青(RPMA)、复合改性沥青(CMA)抗变形能力的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对3种沥青原样及旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行重复蠕变恢复实验,利用抗变形指数HL与蠕变劲度的粘性部分GV对沥青高温变形性能进行评价;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度解释不同沥青抗变形能力存在差异的原因。结果表明,GV与HL可较好地评价高温下改性沥青的抗变形能力;短期老化作用使基质沥青与改性剂的微观结构发生变化,抗变形性能改变;温度对沥青抗变形能力的影响取决于沥青温度敏感性的强弱,RPMA在高温状态下表现最好。

聚合物改性沥青细观结构及高温性能试验研究

针对包括内蒙古在内的西部地区常用的3种聚合物改性沥青(胶粉改性沥青、SBS改性沥青及复合胶粉改性沥青),利用扫描电镜(SEM)对比观察了废胶粉和SBS改性剂、普通沥青及3种改性沥青的微观结构形貌,发现两种改性剂均具有网状结构,3种改性沥青中橡胶粉及SBS改性剂都与沥青融合性良好;利用针入度粘度指数PVN和粘温指数VTS对3种改性沥青的感温性进行了评价,发现胶粉改性沥青具有最小的温度敏感性;利用动态剪切流变试验,通过研究复数剪切模量G*及相位角δ随温度及频率变化的规律并利用改进的车辙因子对3种改性沥青的高温性能进行评价,得出胶粉改性沥青具有最好的高温稳定性,其次为复合胶粉改性沥青,并且从改性沥青微观结构的角度出发解释了3种改性沥青温度敏感性与高温变形性能存在此种规律的原因。

基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究再生沥青混合料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程。结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高。

沥青混合料变形特性

采用数字散斑相关技术对橡胶粉(CR)改性沥青混合料和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料进行变形场分析,利用Vic-3D图像处理软件对散斑图像进行处理,提取试件表面随着荷载变化的位移场和应变场.通过预切口半圆弯拉实验研究沥青混合料的断裂韧性.结果表明:水平位移变化速率和水平应变适用于沥青混合料裂纹性质及断裂特性的分析.在沥青混合料裂纹开裂过程中,开裂时的荷载、最大荷载与最大水平应变对应荷载并非同一荷载值.与SBS改性沥青混合料相比,长期温度老化和冻融循环前后,CR改性沥青混合料都具有更强的抗开裂能力,并且长期温度老化对2种改性沥青混合料影响较大.通过分析断裂韧性指标得到与DSCM实验结果相吻合的开裂特性,验证了DSCM对沥青混合料裂纹研究的适用性.

紫外老化对温拌胶粉改性沥青混合料裂纹扩展性能的影响

为了研究紫外老化对温拌胶粉改性沥青混合料(warm-mixing rubber powder modified asphalt mixture,WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(hot-mixing rubber powder modified asphalt mixture,HMA)裂纹扩展性能的影响,采用半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)试验计算得到的断裂能(G_(f))、威布尔抗裂指数(Weibull_(CRI))、平衡抗裂指数(balanced crack resistance index,BCI)3个指标对比分析和评价紫外老化前后WMA和HMA的裂纹扩展行为。结果表明:随着紫外老化时长的增加,WMA和HMA的抗裂纹扩展性能逐渐降低;与HMA相比,WMA具有更加优异的抗老化、抗裂纹扩展性能。通过层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法对评价沥青混合料裂纹扩展性能的3个指标进行了对比,发现Weibull_(CRI)变异性较低,具有最大权值0.571,推荐在评价沥青混合料裂纹扩展性能时使用Weibull_(CRI)。

基于介电性质的沥青抗老化性能量化表征与分析

通过对热氧老化前后的90#基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青进行三大指标、布氏黏度、频率扫描、线性振幅扫描和介电常数测试,研究了老化前后沥青基础指标、流变学指标、疲劳性能及沥青组分的变化情况,量化了短、长期老化后各指标的变化情况,并建立了沥青组分与性能指标之间的量化关系.结果表明:采用三大指标描述沥青老化程度时,针入度指标评价最为合理;基质沥青的黏度、温度敏感性、复数剪切模量主曲线和抗疲劳性能受热氧老化的影响大于SBS改性沥青;基质沥青的黏度和温度敏感性在短期老化过程中变化更明显,SBS改性沥青的黏度和温度敏感性在长期老化过程中变化更明显;2种沥青的抗疲劳性能和复数剪切模量的衰减主要发生在长期老化过程中;采用介电常数对沥青组分进行划分,并以此关联沥青老化前后性能变化的分析方法是可行的.

橡胶砂复合土的抗剪性能试验研究

为描述橡胶砂复合土抗剪强度的变化规律,对其进行直剪试验,分析不同掺量和粒径的橡胶颗粒在不同围压下橡胶砂复合土抗剪强度变化的特征。结果表明:橡胶砂复合土的抗剪强度主要由内摩擦角决定;随着橡胶颗粒掺量的增加,内摩擦角呈先增大后减小的趋势,掺加一定量的橡胶颗粒可以提高风积沙的抗剪强度且最佳粒径为1.18mm。

道路桥梁与渡河工程实践教学创新能力的培养

随着社会经济的快速发展,道路桥梁工程得到了快速崛起,使得社会上对于道路桥梁与渡河工程专业的人才需求量不断加大,为了满足社会对于专业型人才的需求,需要建立在创新能力培养的基础上,针对相关专业的实践教学进行有效改革。对此,需要基于创新能力培养的道路桥梁与渡河工程专业实践教学改革进行分析。

基于VR技术的实践教学效果影响因素分析

基于VR技术的实践教学是实践教学的重要方法之一,对其进行教学效果影响因素分析是持续提高实践教学效果不可或缺的重要手段。本文综合考虑了教学材料、教学过程及教学后处理等影响因素,采用层次分析法计算了各影响因素的权重,并对权值进行了分析,确定了影响基于VR技术的实践教学效果的重点因素。该分析对基于VR技术的实践教学效果评价提供了参考。

基于介电性质的沥青抗疲劳性能试验研究

为了研究不同老化阶段沥青疲劳性能,通过对热、氧、紫外线、水耦合老化前后的90#基质沥青、SBS改性沥青进行线性振幅扫描(linear amplitude sweep, LAS)和介电常数测试,从损伤累积和相位角变化两个角度讨论了不同老化阶段沥青疲劳性能变化情况,并分析了基于介电性质的沥青组分与疲劳应变曲线斜率绝对值B、基于损伤的疲劳破坏应变ε_(d)与疲劳寿命N_(f)、基于相位角的疲劳破坏应变ε_(θ)与疲劳寿命N′_(f)之间的关联性。结果表明:老化程度越深,沥青疲劳寿命越短,且沥青基于抗疲劳性能的应变敏感性越大;采用基于损伤的疲劳破坏准则所定义的破坏应变ε_(D)和疲劳寿命N_(f)评价沥青的抗疲劳性能是合理可行的,且与基于相位角的疲劳破坏准则所定义的破坏应变ε_(φ)和疲劳寿命N′_(f)的分析结果一致;可见基于介电性质对沥青组分进行划分的方法合理可行,并可与沥青路用性能进行关联,进一步指导沥青改性工艺。

基于统计学的再生沥青混合料疲劳寿命研究

为研究沥青路面回收料(RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程回归参数的关系。结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性均大于95%,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性(并)不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度> RAP掺量>试验频率;通过|k|,m值对疲劳寿命随因素变化的分析结果与疲劳寿命随因素变化趋势相同,通过|k|与m值对再生沥青混合料抗疲劳性能进行分析更全面、准确。此外,分析发现,基于应变的疲劳方程的回归参数|k|与m值和RAP掺量存在线性关系,研究再生沥青混合料疲劳寿命时,可将RAP掺量引入疲劳方程。