基于动态剪切流变试验的沥青高温性能研究

沥青结合料的高温性能对沥青路面的使用影响很大。文中通过对8种沥青结合料进行常规指标和RTFOT老化前后的动态剪切流变试验,采用性能指标对比分析方法,将试验所用沥青进行性能优劣排序。发现采用传统的指标体系难以准确描述沥青高温性能,而动态剪切流变试验确定的车辙因子能客观评价沥青的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能越好。

橡胶沥青的动态剪切流变试验分析

通过动态剪切流变试验,对路用橡胶沥青结合料的流变性能进行了分析。试验采用2种不同类型的基质沥青以及4种不同含量的胶粉制备成5种不同类型的橡胶改性沥青,使用动态剪切流变仪分别对原样、短期老化以及长期老化三种状态的试样进行了测试,分析了各粘弹性参数随橡胶沥青类型变化的规律。同时也对比分析了各种类型的胶粉改性沥青的高温抗车辙性能和抗疲劳性能。试验结果表明,橡胶胶粉含量在15%～21%范围内时,橡胶沥青的高温和中等温度下疲劳性能均随橡胶胶粉含量的增加而提高。

采用动态剪切流变试验评价沥青高温性能

沥青结合料的质量好坏直接影响到沥青路面的使用性能及使用寿命,通过对8种沥青结合料经PTFO老化前后进行动态剪切流变试验测定的车辙因子评价沥青结合料的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能就越好。

TLA改性沥青动态剪切流变试验方法及评价体系

为研究TLA改性沥青因灰分沉降导致的沥青常规指标离散性偏大的客观现象,分析了导致该现象的原因。针对该现象,提出适用于TLA改性沥青的动态剪切流变试验方法。结合TLA中灰分的填料作用和改性作用定量试验结果,提出TLA改性沥青动态剪切流变试验指标的修正系数。研究结果表明:沥青常规评价体系不宜用于评价TLA改性沥青;TLA改性沥青动态剪切流变试验试件制作之前一直保持搅拌状态、直至温度降至90℃的试验方法可避免灰分沉降对试验结果的影响;TLA改性沥青PG分级体系需在原有技术要求的基础上考虑扣除灰分填料作用(0.074)的影响。

粉砂质泥岩剪切流变特性试验分析

利用岩石剪切流变仪,对巫山县望霞乡望霞高陡斜坡粉砂质泥岩夹层进行剪切流变试验,通过剪切流变曲线可以看出,岩石具有明显的瞬时变形,且与正应力、剪应力水平密切相关.将剪切流变曲线划分瞬时剪切流变与稳态剪切流变2个阶段.通过试验数据,分析了岩石的平均剪切流变速率,表明在同一正应力水平条件下,岩石的平均流变速率与剪应力之间可以用υ=Aτ+B的正线性关系来表征.采用广义的Kelvin模型对岩石的剪切流变全程曲线进行拟和,拟和效果与试验数据吻合较好.

蓖麻油基生物沥青流变特性及水稳定性研究

为研究蓖麻油基生物沥青(castor oil-based bio-asphalt,COBA)的性能,选择3种不同生物油掺量(5%、10%、15%)的蓖麻油基生物沥青及70号基质沥青作为研究对象,采用软化点试验、延度试验、弯曲梁流变(BBR)试验、动态剪切流变(DSR)试验以及接触角水分敏感性试验等宏观试验对蓖麻油基生物沥青的高温性能、低温性能与水稳定性能进行评价。结果表明:高温条件下,蓖麻油基生物沥青的高温抗变形与抗车辙性能降低,流变性能提高;而低温条件下,蓖麻油基生物沥青的延展性与低温抗裂性能增强;并且生物沥青中的酸性化合物与硅质集料作用生成的羧酸等在聚集体界面累积并结晶,而在遇水后水解,黏附性削弱。均表现为生物油掺量越大,生物沥青性能变化越明显。

绿片岩剪切流变及破坏试验研究

为揭示高应力状态下绿片岩的剪切流变及其破坏特性,针对雅砻江锦屏一级水电站坝址区超埋深、高地应力等显著特征,采用排孔切割等特殊方法制备试样,利用岩石剪切流变仪对绿片岩试样开展了剪切流变试验。试验结果表明:①在大多数应力水平下,剪切变形在历时48 h后基本趋于稳定。②当试验进行到最高一级剪切载荷后,片理面出现大位移滑动而迅速破坏,各试件从最后一级加载到出现大位移破坏经历的时间差异较大;根据最后一级剪切的剪应力-剪切位移-时间关系曲线的特点,可划分为两种破坏曲线类型。③绿片岩的极限长期强度与瞬时强度相比有较明显的降低,强度效应主要表现在c值的降低,而对f值影响相对较小。④强度比τ∞/τ与法向应力有明显相关性,随着法向应力的增加,该比值越来越大。

某水电站高边坡煤系软弱结构面流变特性试验研究

针对坝区开挖高边坡煤系地层软弱结构面的发育特点,设计和开发饱水条件,软弱结构面剪切流变试验装置,系统开展高边坡煤系地层中软弱结构面的时效变形特性研究,尤其是通过长达近1a的流变力学试验,应用Burgers流变本构方程,建立各种类型软弱结构面的综合时效本构方程,获取坝区煤系地层软弱结构面的长期强度参数。剪切流变试验结果表明,饱水状态下软弱结构面长期强度参数c值为57～160kPa,φ值为12°～18°,比利用携剪试验所获得的软弱结构面饱水快剪强度参数折减约60%。研究结果为水库蓄水运行期的边坡安全反馈分析、变形机制、边坡加固防治对策的采取及支护设计优化提供重要的理论依据,也为类似工程边坡软弱结构面提供具有参考价值的本构模型。

坝区辉绿岩体的长期剪切流变强度分析研究

岩体长期剪切流变强度是进行岩体工程长期运行稳定分析的重要基础。以大岗山水电站坝区辉绿岩现场剪切流变试验数据为基础,分别采用等时应力-应变曲线法、非稳定蠕变判别法和稳态蠕变速率法计算获得坝区辉绿岩的长期剪切流变强度,并进行了对比分析。采用等时应力-应变曲线法分析坝区辉绿岩的长期剪切流变强度较为科学合理。与岩体瞬时抗剪强度相比,长期剪切流变强度因裂隙损伤扩展有所降低,坝区岩体长期剪切流变的内摩擦角衰减了30.7%,长期剪切流变的粘聚力衰减了22.6%。

西藏邦铺矿区花岗岩剪切流变本构研究及其开挖边坡长期稳定性分析

岩体的破坏主要是沿着破坏面滑移的压剪破坏,对西藏邦铺矿区花岗岩岩样进行不同法向应力下的剪切流变试验。通过分析其剪切流变试验曲线,并基于Burgers模型,引入了一种改进非线性牛顿体黏壶,进而提出了一种改进的Burgers剪切流变模型,并利用该流变模型辨识的参数,应用于西藏邦铺矿区开挖边坡长期稳定性分析。结果表明:(1)改进的Burgers剪切流变模型,能够很好地拟合岩石流变的3阶段,对加速流变阶段的拟合结果很理想,具有较好的实用性;(2)开挖边坡稳定性分析时,考虑流变长期作用后,开挖边坡中部台阶区域位移变大,应力也发生变化,应加强该区域的支护和预警措施。

武隆鸡尾山滑坡滑带软岩流变试验研究

滑带软岩的流变力学特性是影响大型岩质滑坡坡体稳定性的重要因素,而流变长期强度是评价大型岩质滑坡坡体长期稳定性的重要指标。采用岩石直剪流变仪对重庆武隆鸡尾山滑坡滑带条纹状含钙质灰质板岩进行了岩石的剪切流变试验。根据流变试验结果,得出滑带板岩的剪应力—剪切位移时程曲线,得出了岩石的长期强度参数。结果表明:将直剪流变试验与快剪试验获得的抗剪强度参数进行比较,发现前者获得的长期抗剪强度参数有显著降低,长期强度明显降低,摩擦系数降低31.53%,凝聚力降低37.61%,且凝聚力对剪切流变特性的影响高于摩擦系数。

基于正交分析的改性沥青流变学性能试验研究

为了研究改性沥青的流变学性能,通过在不同的温度和加载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),在正交试验的基础上,利用极差分析法深入分析改性剂种类、温度和频率对改性沥青流变性能的影响程度。结果表明:高温条件下,影响改性沥青流变性能的程度为:温度>频率>改性剂种类;SBS改性沥青、胶粉(CR)改性沥青和复合胶粉(CCR)改性沥青中,CCR改性沥青的抗变形能力和抗车辙能力最好,而SBS改性沥青的抗疲劳能力最好;随着温度的升高,改性沥青的抗变形抗车辙能力下降,抗疲劳能力上升;改性沥青的抗变形抗车辙能力随着加载频率的增大而增强,抗疲劳能力随着加载频率的增大而减小。

滇中红层泥质粉砂岩流变试验研究

滇中引水工程穿越大量红层软岩,为了研究水工建筑物的长期稳定性,必须研究红层软岩的流变性。在对滇中红层白垩系中统江底河组一段(k2j1)泥质粉砂岩的研究中,采用单轴压缩流变试验分析其变形规律和破坏特征,得到其长期抗压强度为单轴抗压强度的62%;根据剪切流变试验,得到其长期c值和值,根据试验结果曲线,判断其流变本构关系与伯格斯(Burgers)模型相符,引入基于模式搜索的最小二乘法确定了该软岩的流变参数。流变参数可为工程设计提供参考。

橡胶粉改性沥青动态剪切流变性能研究

在70#A级道路石油沥青中分别掺加0%、5%、10%和15%的橡胶粉,利用高速剪切乳化机制备出橡胶粉改性沥青,通过针入度、延度和软化点试验得到橡胶粉改性沥青的基本性能指标。同时,基于流变学分析方法,利用动态剪切流变仪对30、40、50℃和60℃温度条件下的橡胶粉改性沥青的动态力学特性进行测试和分析。

基于流变特性的橡胶沥青性能研究

以橡胶沥青为研究对象,采用动态剪切流变仪,获取橡胶沥青的流变参数,建立复数模量主曲线,针对胶粉细度和沥青标号对其性能的影响进行分析,通过开展应力重复蠕变恢复试验,对橡胶沥青的高温性能进行研究。

玄武岩纤维沥青胶浆流变性能试验研究

对掺不同纤维的沥青胶浆进行动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验,分析了纤维种类及纤维掺量对其影响,并采用环境扫描电镜观测其表面微观形貌,分析作用机理。结果表明,玄武岩纤维的掺加对沥青胶浆的低温流变性能影响不大,但能显著提高其高温流变性能,且在几种短切玄武岩纤维中,Ⅰ#玄武岩纤维改善浆体的高温流变效果最优,最佳掺量约为2%;玄武岩纤维在沥青胶浆中成空间网状分布,具有稳定、加筋等作用,能够增强胶浆的抗变形能力。

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.

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。

短期老化对岩沥青改性沥青流变性能的影响

为探究不同老化温度下,短期老化作用对不同岩沥青改性沥青流变性能的影响,采用室内模拟试验对老化前后不同岩沥青改性沥青的常规性能和流变性能进行研究。结果表明:老化前添加不同岩沥青的改性沥青其高温性能及抗变形能力增强;在5~25℃时(低温区),163℃短期老化作用使布敦岩沥青改性沥青有较好的抗变形能力;在45~65℃时(高温区),178℃和193℃短期老化作用使新疆岩沥青改性沥青具有较好的抗变形能力。在高温区随着老化温度的升高,新疆岩沥青改性沥青抗车辙性能比布敦岩沥青改性沥青的抗车辙性能好。

石墨烯橡胶复合改性沥青流变性能及微观性能

为提高橡胶改性沥青的流变性能,采用动态剪切流变(DSR)试验,对石墨烯掺量不同的石墨烯橡胶复合改性沥青宏观力学性能变化规律进行研究,并结合电动荧光显微镜(E-FM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),探究石墨烯橡胶复合改性沥青微观结构组成的变化规律.结果表明:与橡胶改性沥青相比,添加石墨烯的橡胶改性沥青具有更高的弹性恢复能力和抗变形能力,其流变性能有所提高;石墨烯橡胶复合改性沥青的荧光显微相态分布均匀且呈连续形貌,说明其存储稳定性和相容性得到了提升;石墨烯橡胶复合改性沥青中芳环CC含量相对增加,说明其力学性能有所提高.