利用多应力重复蠕变恢复(MSCR)方法评价改性沥青胶结料高温性能

随着研究工作的不断深入和路面胶结料新材料的出现,尤其是改性沥青在公路施工中的大量使用,人们发现车辙因子（G＊/sinδ）与改性沥青混合料的抗车辙性能关联性不是很好,即用G＊/sinδ很难百分之百地预测改性沥青混合料的抗车辙性能.因此,采用了多应力重复蠕变试验中的指标：分析累积应变和蠕变劲度的黏性成分中的不可恢复的部分.为沥青胶结料的高温性能提供了更为合理的评价手段.

多级应力重复蠕变恢复试验应用于沥青高温性能评价

选用8种不同种类的沥青材料,按照AASHTO TP70-13(2013)所规定的多级应力重复蠕变恢复试验(MSCR)进行了一系列试验。通过试验发现,在温度-Jnr双对数坐标下,沥青的不可恢复柔量与温度具有明显的线性关系,改性沥青与基质沥青相比表现出更为复杂的高温力学行为;另一方面,改性沥青的不可恢复柔量差Jnrdiff远大于基质沥青,按照AASHTO MP19-10(2013)中关于Jnrdiff不大于75%作为交通量等级划分指标对于某些改性沥青并不适用,该指标的应用值得商榷。

基于多应力蠕变恢复试验的改性沥青高温性能研究

为了研究改性沥青在高温条件下的粘弹性能,选择3种改性沥青在不同温度下进行多应力蠕变恢复试验(MSCR)。采用Superpave性能规范的最新指标对3种改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:在0.1 kPa时,PE改性沥青的平均恢复率R100最大,并且不随温度发生较大改变;随着温度的升高,SBS、GTR改性沥青平均恢复率减小;在3.2 kPa时,3种改性沥青的平均恢复率R3200较为接近;比较两种应力条件下的结果,在64℃、70℃时,PE改性沥青由于应力增大,平均恢复率显著下降,平均不可恢复蠕变柔量Jnr显著增大;因此,有必要考虑较大应力对改性沥青性能的影响。本试验结果与弹性恢复试验结果一致,可以考虑用MSCR代替弹性恢复试验。由于采用了较大应力的加载方式以及平均恢复率、平均不可恢复蠕变柔量等评价指标,MSCR能全面评价改性沥青的性能。

基于多应力蠕变恢复试验的温拌沥青高温性能

选择Evotherm^3G和EC120两种温拌剂加入基质沥青和SBS改性沥青中,配制温拌沥青.采用多应力蠕变恢复试验,对短期老化前后温拌沥青的高温性能进行评价.结果表明:两种温拌剂对沥青高温性能的影响表现出明显的差异性;Evotherm^3G温拌剂增加了沥青的应变,降低了沥青的蠕变恢复率,提高了沥青不可恢复蠕变柔量;EC120温拌剂降低了沥青的应变,提高了沥青的蠕变恢复率,降低了沥青不可恢复蠕变柔量;EC120比Evotherm^3G更能提升沥青的高温性能,但两种温拌剂均能不同程度地提高沥青的应力敏感性;短期老化提高了基质沥青的高温性能,但对改性沥青高温性能有所削弱.

多应力蠕变恢复试验评价沥青高温性能

该文在60℃下采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验评估了硬质沥青、聚合物改性沥青和道路石油沥青的性能特性。对经旋转薄膜烘箱老化后的试样,在3个应力水平下进行了动态剪切流变试验。分别采用恢复率和蠕变柔量评估了沥青的延迟粘弹性响应和抗永久变形能力。研究结果表明:不同应力水平下的平均恢复率与蠕变柔量间有很好的相关性。此外,将6种沥青得到的性能参数与AASHTO胶结料规范的要求进行了比较。

基于改进MSCR试验的胶粉SBS复合改性沥青高温蠕变恢复特性研究

为更准确地评价胶粉SBS复合改性沥青的高温性能,对现有多应力蠕变恢复试验(MSCR)进行改进。制备胶粉掺量为6%、9%、12%、15%和18%的复合改性沥青,对其进行了改进的MSCR试验,分析了复合改性沥青在不同应力水平下的不可恢复蠕变柔量(Jnr)和蠕变恢复率(R)指标,研究了复合改性沥青的应力敏感性。试验结果表明:胶粉的掺入提升了SBS改性沥青的高温性能;较高的应力水平(12.8 kPa)可以更为准确地评价其高温性能;J(nr, slope(12.8-0.1))是评价复合改性沥青的应力敏感性的合理指标,复合改性沥青在高应力下仍然有较好的高温性能;胶粉掺量大于12%时,复合改性沥青在高应力下的黏弹性恢复性能较好,具备重载交通下抵抗车辙的能力。

基于多应力重复蠕变恢复试验的活性橡胶改性沥青胶结料高温性能评价

为研究活性橡胶添加剂对沥青胶结料高温性能影响的变化规律,该文通过多应力重复蠕变恢复试验,并结合传统的沥青高温评价指标,对掺加活性橡胶的沥青胶结料进行高温性能评价。研究结果表明:活性橡胶能够显著提高基质沥青的软化点和60℃动力黏度;降低沥青胶结料的不可恢复蠕变柔量Jnr,提高平均应变恢复率R;活性橡胶能够显著提高基质沥青的高温性能,不可恢复蠕变柔量Jnr、平均应变恢复率R与沥青的高温性能相关性较好,多应力重复蠕变恢复试验能较好地评价沥青胶结料的高温性能。

基于多应力蠕变恢复试验的醋酸纤维改性沥青蠕变特性研究

为了研究掺加不同来源醋酸纤维改性沥青的蠕变特性,选择4组醋酸纤维掺量制备醋酸纤维改性沥青,测试两种醋酸纤维改性沥青的针入度和软化点,并利用动态剪切流变仪进行多应力蠕变恢复试验,测试50℃时0.1kPa和3.2kPa两种应力水平的剪切应变,对比分析两种醋酸纤维不同掺量改性沥青的恢复率和不可恢复柔量。结果表明:随着醋酸纤维掺量的增加,改性沥青的针入度减小,软化点增大;掺加回收醋酸纤维改性沥青其剪切应变大于掺加原始醋酸纤维的剪切应变;掺加原始醋酸纤维改性沥青的恢复率均大于掺加回收醋酸纤维改性沥青,而不可恢复柔量的变化规律则相反。

多应力蠕变恢复试验的流变学分析

在美国战略公路研究计划(SHRP)中,对沥青结合料的路用性能进行了非常系统的研究,而"沥青结合料性能规范"也成为了其两大主要研究成果之一,该规范颁布10多年来仍在不断地进行跟踪研究和内容的更新。新的指标蠕变柔量(Jnr)目前被考虑用来替代Superpave胶结料高温指标G*/sinδ(ω=10rad/s)。该文为探讨新的评价指标的可行性,进行室内车辙试验研究了新指标Jnr与沥青混合料车辙深度之间的关系,说明了新指标对高温车辙预测的可行性。

基于多应力重复蠕变恢复的改性沥青高温性能评价研究

为了研究改性沥青在高温条件下的粘弹性能,选择混合型、线型、星型3种改性沥青进行多应力蠕变恢复试验(MSCR),本文采用了累积应变和蠕变劲度的黏性成分中的不可恢复的部分两个指标对改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:在高掺量条件下混合型SBS高温性能较好,在低掺量条件下线型SBS高温性能较好,星型高温性能较其余两者较差;且随着SBS含量的增加不可恢复部分的值最呈减小趋势,说明高掺量的SBS改性沥青更能满足重交通的要求。

基于MSCR的SBS、SBR改性沥青蠕变恢复特性研究

在高温高速剪切条件下制备3%、4%、5%、6%掺量的SBS、SBR聚合物改性沥青,测试沥青的常规性能指标;基于多应力蠕变恢复试验(MSCR),研究聚合物改性沥青在100 Pa和3200 Pa应力条件下的应变特性;采用灰色关联度方法分析沥青常规性能指标与平均应变恢复率R(P)和平均不可恢复蠕变柔量Jnr(P)的相关性。结果表明,在基质沥青中掺入SBS、SBR均能够有效改善沥青的路用性能,使沥青的针入度降低,软化点、延度、弹性恢复增大;加入改性剂后沥青的R(P)增大,Jnr(P)减小,SBS改性剂能够增大沥青复合模量中的弹性成分,进而提高沥青的蠕变恢复能力,SBR改性沥青的柔性变形能力优于SBS改性沥青;聚合物改性沥青在不同应力条件下的蠕变规律具有显著差异,在低应力条件下的蠕变恢复能力更强;聚合物改性沥青的常规性能与其平均应变恢复率R(P)和不可恢复蠕变柔量Jnr(P)具有良好相关性,可以采用蠕变性能指标来评价聚合物改性沥青的路用性能。

MSCR试验对不同老化程度高黏沥青高温性能分析

基于多重应力蠕变恢复试验(MSCR)研究3种高黏沥青在不同老化程度下的高温性能的影响,采用蠕变恢复率及不可恢复柔量评价不同老化条件下高黏沥青高温抵抗外界荷载作用能力,并分析高黏沥青的应力敏感性。研究表明:经短期老化与长期老化后,高黏沥青老化后变得更坚硬,且Ⅰ型高黏沥青在不同应力和不同老化条件下抗变形能力最优。不同老化条件下,Ⅰ型与Ⅱ型高黏沥青的平均蠕变恢复率均高于SBS改性沥青,平均不可恢复柔量均小于SBS改性沥青,表明添加高黏改性剂对提高沥青的弹性恢复性能与高温抗流动变形能力具有明显作用。3种高黏沥青在不同老化程度下的应力敏感性大小为Ⅱ型<Ⅰ型<SBS改性沥青,与其蠕变恢复率大小顺序相反,说明应力敏感性与平均蠕变恢复率具有良好的负相关性。结果表明:多重应力蠕变恢复试验考虑不同老化条件下高黏改性沥青的高温黏弹特性,采用平均蠕变恢复率、平均不可恢复柔量和应力敏感系数指标,对全面评价高黏改性沥青的不同老化程度下高温性能具有重要作用。

基于多应力重复蠕变恢复试验的纳米SiO_(2)改性沥青高温性能研究

为了解纳米SiO_(2)掺入对沥青胶结料高温性能的影响,选取5种不同掺量的纳米SiO_(2)改性沥青胶结料,经旋转薄膜烘箱老化后,基于2种不同应力水平(100、3200Pa),开展了64℃下多应力重复蠕变恢复试验,评价纳米SiO_(2)改性沥青胶结料的高温性能。结果表明:纳米SiO_(2)掺量增加明显降低了沥青胶结料的累积应变,且不可恢复的蠕变柔量明显降低、应变恢复率明显增大,表明纳米SiO_(2)改性沥青胶结料的抗车辙性能与弹性性能得到了较大改善。以蠕变柔量与恢复率为评判标准,纳米SiO_(2)改性沥青胶结料的最佳掺量为2%。此外,纳米SiO_(2)改性沥青胶结料能适用于极重交通荷载等级。

基于蠕变模型的水树老化电缆绝缘自恢复机制

为了更准确地评估水树老化电缆的绝缘状态,研究了水树老化电缆出现的绝缘自恢复特性与水树微观结构变化之间的关联,并提出了基于蠕变模型的绝缘自恢复机制。在电缆的加速水树老化过程中,介质损耗因数及泄漏电流值随老化时间的增加而逐渐增大,老化区域出现明显水树枝,当撤离外施电压一段时间后,二者均有所下降,出现了绝缘自恢复现象。通过构建"珍珠串"有限元仿真模型和四元件蠕变模型,研究了水树微观结构变化同水树生长及自恢复之间的关系,并计算分析了水树蠕变过程对介质损耗因数及泄漏电流的影响。研究表明,在没有外施电压作用时,水树的蠕变过程使得水树通道关闭、水树空洞缩小,导致介质损耗因数和泄漏电流下降。因此,水树蠕变过程是电缆绝缘自愈的主要原因。

利用不可恢复蠕变柔量评价沥青自愈合性能

为找到能简便、准确评价沥青结合料自愈合能力的指标,采用特制试验环将70^#基质沥青制作出具有内部缺陷的双片组(3 mm+3 mm)和一次性制作的单片组(6 mm)试样,分别进行了不同试验温度、平行板间距、愈合时间和愈合温度条件下沥青样品的MSCR试验,并对比DSR温度扫描试验结果。研究发现,对于40℃保温2 min愈合的试样,在试验温度25℃、平行板间距5 mm时进行MSCR试验得到的不可恢复蠕变柔量之比(SJnr)可作为沥青结合料自愈合性能的评价指标,为表征沥青结合料的自愈合性能,提供了一种新的试验方法和评价指标。

一种热压β-sialon的蠕变和蠕变恢复行为

研究了一种以Ｓｍ－黄长石固溶体（Ｍ＇）为晶界相的β－ｓｉａｌｏｎ在温度为１３００℃，应力为１１０～２７０ＭＰａ条件下的四点弯曲蠕变行为，应力指数为１．２．蠕变后试样的显微结构观察表明只在三晶界点出砚蠕变空洞，由此推测扩散调节的晶界滑移是主导蠕变机制．在１３００℃／２００ＭＰａ下的里面变恢复行为归因于残余晶界玻璃相的粘弹性松弛．

基于MSCR试验的沥青恢复率修正算法研究

多重应力蠕变恢复(MSCR)试验作为评价沥青高温性能的规范试验方法已得到了广泛认可.然而在对基质沥青进行MSCR试验时,恢复率计算值可能出现负值,恢复率为负显然不符合基本的黏弹性理论和黏塑性理论.针对恢复率出现负值情况,提出一种修正的恢复率计算方法,保证沥青的恢复率计算值始终为正.在采用动态剪切流变仪对三种基质沥青和两种改性沥青进行MSCR试验后,参考《AASHTO T 350-14》中的方法计算出每种沥青的恢复率,计算结果表明:三种基质沥青的恢复率均在某一应力水平下出现了负值.分析基质沥青恢复率出现负值的原因发现,仪器的实际卸载时间相对于设定卸载时间出现了一定程度的时间延迟,沥青试样实际加载结束时间处于第1~1.1 s.据此,文中提出了一种沥青恢复率的改进计算方法,该计算方法分为两步:①确定延迟时间;②根据延迟时间计算加载结束时的应变并进一步计算恢复率.采用本文提出的方法计算得到的基质沥青的恢复率均为正值,从而验证了修正方法的可行性.

基于MSCR的基质沥青老化高温性能

针对50#、70#、90#三种基质沥青,采用旋转薄膜烘箱试验模拟沥青不同老化时间;基于多应力蠕变恢复试验(MSCR),在两种不同测试应力、三种不同测试温度下测得各沥青试样的不可恢复蠕变柔量J_(nr)和变形恢复率R,进行老化高温性能变化规律分析。试验发现:三种沥青的J_(nr)和R均符合老化动力学变化规律,其中90沥青J_(nr)、R老化速率均最大;测试温度、应力越大,沥青抗变形能力下降。

基于MSCR试验的温拌阻燃沥青高温性能评价与分级

本研究利用70号道路石油沥青和SBS改性沥青,将温拌剂(Sasobit)、氢氧化铝(ATH)和有机蒙脱土(OMMT)与沥青复配,制备成三种不同阻燃剂掺量(质量分数)的温拌阻燃沥青,采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验开展对温拌阻燃沥青高温性能的评价。分别对温拌阻燃沥青在60℃下的应变变化、蠕变恢复率(R)、不可恢复蠕变柔量(J_(nr))及其相应应力敏感性指标(R_(diff)、J_(nrdiff))进行分析,并依据AASHTO M 332-20标准对不同阻燃剂掺量的温拌阻燃沥青进行交通分级。结果表明:随着阻燃剂掺量的提高,两种类型沥青的应变值减小,J_(nr)值呈减小趋势,R值呈增大趋势;阻燃剂掺量较低时,提高其掺量对沥青结合料的高温性能改善效果更加明显;温拌阻燃沥青(道路石油沥青)的J_(nr3.2)值不满足AASHTO标准中“≤4.5”的要求。温拌阻燃沥青的J_(nrdiff)值均能满足AASHTO标准中“≤75%”的要求。温拌阻燃沥青(道路石油沥青)未达到标准交通要求而无法分级,温拌阻燃沥青(SBS改性沥青)在4%阻燃剂掺量下达到特重交通的标准,在8%、12%掺量下达到极重交通的标准,因此温拌阻燃沥青(SBS改性沥青)的高温性能更好。基于对温拌阻燃沥青蠕变力学指标、高温交通分级和经济性的综合考虑,推荐复配阻燃剂(ATH、OMMT的质量比为3∶1)的最佳掺量为8%。

蠕变恢复试验和计算及恢复时的蠕变分析

对镍基合金材料在不同温度下进行了蠕变恢复试验,根据试验结果得到局部有用的规律并给出恢复量的表达式,据此,提出一种简便的蠕变恢复应力分析方法——差应力法,文中还以厚壁筒算例说明蠕变恢复的影响。