沥青弯曲蠕变劲度试验介绍

在寒冷地区,沥青低温开裂问题尤为普遍,为此SHRP计划通过沥青弯曲蠕变劲度(BBR)试验进行控制沥青在低温环境下的性能。该文重点介绍沥青弯曲蠕变劲度试验原理、试验方法,并通过试验案例,用数据简单直接的表明弯曲梁流变仪蠕变劲度S和蠕变速率m值,进而进行沥青低温性能评价。

加拿大改进的沥青弯曲梁流变试验(EBBR)介绍

沥青路面低温开裂破损现象非常普遍,目前国际上广泛采用SHRP提出的沥青弯曲梁流变试验(BBR)进行预防,但低温开裂现象仍然普遍存在。该文介绍加拿大安大略省基于BBR试验而成功研究和推广应用的改进弯曲梁流变试验(EBBR)方法,该方法致力于完全避免或减少沥青路面早期开裂或过量开裂问题。EBBR将BBR中的1个低温养护温度、1h养护时间及1个低温测试温度的试验方法进行了拓展,提出了2个低温养护温度、3个养护时间、2个低温测试温度的试验方案,除常规蠕变劲度及其变化率指标外,增加了低温等级损失指标来评价路面沥青的低温性能。该文重点介绍了EBBR与BBR方法的差异、试验方案、数据采集方法、数据计算分析方法、研究推广应用情况等。

改性沥青低温弯曲蠕变性能试验研究

本文通过低温弯曲蠕变试验(BBR试验),比较基质沥青、SBS改性沥青和多聚磷酸(PPA)/SBS复合改性沥青低温弯曲蠕变性能。得到不同温度下三种沥青的蠕变劲度S和蠕变速率m,分别从温度和改性剂两个方面研究三者的低温开裂性能,结果表明PPA/SBS复合改性沥青的低温性能较其他两种沥青强。又从PPA和SBS两种改性剂的改性机理入手,进一步分析PPA/SBS复合改性沥青的低温抗开裂性能。

基于BBR与延度试验沥青低温性能对比研究

延度试验和BBR弯曲梁蠕变试验同时作为评价沥青低温性能的指标,两者得到的试验结果都是正确且具有参考价值的,但是两者试验结果存在不符合的情况。设想延度试验和BBR弯曲梁蠕变试验的试验结果存在某种逻辑关系,通过BBR弯曲梁蠕变试验与延度试验对不同沥青低温性能对比研究,分析试验结果的关系,得出两者试验同种沥青相对低温性能表现存在较大差异甚至结果相反的现象。进一步分析得到影响延度试验与BBR试验结果关系的深层因素,是由于不同沥青蠕变劲度模量变化率m、两者试验原理和加载形式,以及延度试验的塑性模型与BBR沥青梁线黏弹型模型及模型受力状态的不同导致了评价的差异。

BBR试验的沥青低温性能及粘弹性分析

采用低温小梁弯曲试验(BBR)对6种不同种类的沥青低温性能进行评价,利用时间温度等效原理获得了沥青的低温劲度模量主曲线,通过Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及其劲度模量主曲线进行拟合.结果表明:沥青的劲度模量衰减速度依赖于温度,温度越高、低温性能越好,劲度模量衰减速度越快,且在蠕变的起始阶段衰减最迅速;Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及劲度主曲线均具有较高的拟合程度;蠕变劲度曲线及劲度主曲线在拟合时首尾两端相对误差较大,中间段相对误差小,同时BBR试验劲度度曲线的拟合相对误差明显小于模量主曲线的相对误差.

水泥乳化沥青砂浆短期蠕变特性试验与模型参数分析

为研究水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的短期蠕变特性,采用现场取样的CA砂浆圆柱体试件,在WDW系列电子万能试验机上进行单轴静载蠕变试验。根据试验结果,采用Burgers模型和"四单元五参数"模型(修正的Burgers模型)描述CA砂浆的蠕变特征,分析"四单元五参数"模型参数对蠕变过程的影响。结果表明:随着荷载应力的增大,CA砂浆的蠕变变形及蠕变劲度模量均随之增大;Burgers模型与"四单元五参数"模型都能较好地反映CA砂浆的蠕变特性;"四单元五参数"模型的参数主要影响蠕变过程的初始位置、延迟弹性变形及其曲线的弯曲程度和黏性流动变形阶段的曲线斜率;考虑CA砂浆黏弹性特性对板式无砟轨道的力学分析具有一定的参考价值。

基于重复蠕变试验的阻燃沥青胶浆高温性能

采用重复蠕变试验,利用Burgers模型对各沥青胶浆的蠕变过程进行模拟,从胶浆的蠕变劲度黏性成分Gv、累积应变γacc和蠕变柔量等方面分析了不同阻燃沥青胶浆的高温性能表现。结果表明:纤维和复合阻燃剂的加入均会增大阻燃沥青胶浆的Gv并降低γacc,3种复配比例的阻燃沥青胶浆中M-FR1和M-FR2的Gv值相等且最大;而MFR1沥青胶浆的γacc最小;其次是M-FR2。这两种阻燃沥青胶浆高温性能均要优于常规掺量下的木质素纤维沥青胶浆。蠕变柔量分析结果表明,M-FR2阻燃沥青胶浆的瞬时弹性变形柔量JE和延迟弹性变形柔量JC占总柔量的百分比之和最大,高温抗变形能力最强。综合各阻燃沥青胶浆的蠕变力学特性,推荐复合阻燃材料的最优复配比例为15%矿物纤维+6%复合阻燃剂(即M-FR2)。

基于重复蠕变恢复试验的化学改性沥青高温性能

为了探究多聚磷酸(PPA)和反应型三元共聚物(RET)改性沥青的高温流变行为,基于重复蠕变恢复试验,深入研究基质沥青、PPA改性沥青、RET改性沥青及SBS改性沥青在不同加载应力及温度条件下黏弹性响应的变化规律,从温度、应力等方面对改性沥青的延迟弹性进行分析,并将PPA,RET与SBS等3种改性沥青的高温性能进行比较,更加客观地评价PPA和RET两种化学改性沥青的高温性能.采用Burgers模型对试验数据进行拟合,分析了蠕变劲度黏性成分与混合料车辙试验动稳定度的相关关系.结果表明:PPA和RET的加入可显著改善沥青的高温抗变形能力,提高路面的抗车辙性能.

采用蠕变试验评价沥青混合料的高温稳定性

采用单轴静载蠕变试验对三种级配在不同沥青用量下进行试验研究,分析了沥青用量对沥青混合料的高温性能影响。

沥青混合料蠕变试验研究

提高混合料高温稳定性是增强沥青路面抗车辙性能的有效技术措施。采用马歇尔试验和SGC旋转压实试验设计沥青混合料配合比并进行高温蠕变试验,试验结果表明,蠕变劲度可客观地反映沥青混合料高温稳定性,沥青混合料高温稳定性与混合料类型和沥青用量关系密切。

基于180s劲度模量的低温开裂指数预测

提出了一种通过材料性能测试,预测5~10年状况下沥青路面实际开裂的方法。依托开裂指数同沥青材料低温性能的关系,利用CAM模型(一种数学模型)拟合得到了5类常用沥青的180 s劲度模量值,预测并提出了PAV(压力老化)状态下各类沥青的开裂指数。通过数据分析,验证了该种模拟方式预测的准确性。借助长吉高速实地芯样开裂情况调研,验证CI值(低温开裂指数)对沥青路面实际开裂水平的预测效果。结果表明,CAM模型下得到的沥青梁180 s模量计算方法简单,数据置信度高,预测得到的SBS改性沥青开裂指数与路面实际开裂水平一致,证明了利用沥青材料性能预测路面实际抗裂能力这一方法的可行性。依据规范提法,给出了五类北方常用沥青的CI值参考区间。

不同标号沥青的弯曲梁流变试验对比分析研究

使用沥青进行弯曲梁流变试验的方法,来对中海油泰州牌的3种不同标号沥青进行低温性能对比分析,根据河南省的气候条件,3种沥青均可直接作为沥青结合料,BBR试验比较科学地反映沥青材料的粘弹性,对工程设计中沥青等级的确定和品质的验证有较好的指导性。

蠕变试验下的橡胶沥青粘弹性能研究

通过弯曲梁流变试验(BBR)得到的蠕变劲度指标,是表征沥青胶结料在低温条件下变形和拉应力的可靠指标。通过不同低温条件下得到的蠕变劲度模量,推导橡胶沥青在BBR试验中的蠕变规律,并建立模型对结果进行模拟分析,最后通过理论模型与试验结果的对比,认为所建立的本构模型能够较准确的反映橡胶沥青的粘弹性能,具有非常明确的物理意义。

基于单轴静载蠕变试验的AC-13高温性能影响研究

采用单轴静载蠕变试验对AC-13沥青混合料的高温性能影响因素进行研究,分析不同级配、温度及荷载对AC-13高温性能的影响。结果表明,沥青混合料在加载过程中会经历瞬时变形、弹性恢复和黏性流动3个阶段;采用级配1成型的混合料在同一条件下的劲度模量高于采用级配2和级配3成型的混合料;荷载一定时,AC-13沥青混合料的劲度模量随温度升高而降低,残余应变比则相反;温度一定时,AC-13沥青混合料的劲度模量和残余应变比均呈上升趋势,但不同级配混合料的增长速度不一致;级配是显著影响沥青混合料高温稳定性的因素之一。

沥青混合料高温蠕变试验方法研究

沥青混合料是一种颗粒性的黏弹性材料。沥青混合料力学特性的颗粒性特征决定了无侧限的单轴蠕变试验方法,通常在常温下可以采用较高的应力水平;在高温时却只能采用较低的应力水平,否则试件将会提前破坏。然而,道路使用过程中所承受的重载往往超过0.8 MPa,路面温度也达到60℃。因此,采用厚车辙板试件(30 cm×30 cm×10 cm)进行单轴蠕变试验(即单轴贯入蠕变试验),利用厚车辙板试件本身为荷载作用下的沥青混合料提供侧向约束,为研究沥青混合料在高温、载重作用下的黏弹特性提供合理的试验方法。

蠕变试验下的橡胶沥青粘弹性能研究

通过弯曲梁流变试验(BBR)得到的蠕变劲度指标,是表征沥青胶结料在低温条件下变形和拉应力的可靠指标。通过不同低温条件下得到的蠕变劲度模量,推导橡胶沥青在BBR试验中的蠕变规律,并建立模型对结果进行模拟分析,最后通过理论模型与试验结果的对比,认为所建立的本构模型能够较准确的反映橡胶沥青的粘弹性能,具有非常明确的物理意义。

沥青混合料弯曲疲劳性能演化规律的宏细观试验表征

沥青混合料疲劳寿命是表征沥青路面性能的重要指标。为了揭示沥青混合料在弯拉应力作用下的疲劳开裂演化规律,基于室内四点弯曲疲劳试验,考虑5种应变水平,研究沥青混合料劲度模量随疲劳寿命比的衰减规律。定量分析不同应变水平下劲度模量衰减的三阶段特征,即疲劳寿命比少于10%的劲度模量迅速衰减阶段、劲度模量呈现线性下降趋势阶段以及疲劳寿命比大于90%的快速下降阶段。基于室内四点弯曲试验,采用离散元技术建立沥青混合料三维小梁弯曲模型。同时开展间接拉伸与蠕变试验获取了离散元模型材料参数,并实现宏观材料参数与细观参数转换。通过离散元计算获得劲度模量和相位角的衰变曲线,与室内试验结果进行对比,验证了本文模型的正确性。通过分析沥青混合料弯曲疲劳过程中力链的发展表明,在疲劳寿命比达到0.7~0.8,集料和沥青砂浆之间的最大接触力超过该点的黏结力,力链发生断裂,造成裂缝贯通,使得沥青混合料发生断裂。通过分析沥青混合料裂隙碎片的生成和发育,结果表明在疲劳寿命比0~0.2之间,裂隙碎片只有少量生成,在疲劳寿命比0.2~0.8之间,裂隙碎片个数呈线性快速增加,随后裂隙碎片增加的速度逐渐降低,裂隙碎片逐渐贯通形成宏观断裂裂缝。研究结果为全面了解沥青混合料的疲劳破坏机理提供理论依据。

温拌橡胶沥青结合料低温弯曲蠕变性能研究

以低温弯曲流变试验得到的劲度模量S和蠕变速率m为考核指标,选取40目、60目和80目三种规格的常温轮胎胶粉和一种温拌沥青添加剂,利用正交试验设计方法,全面地考察了橡胶粉的粒径、掺量和温拌剂用量对温拌橡胶沥青低温性能的影响。试验结果表明,废旧胶粉的粒径是最重要的影响因素,其次为橡胶粉剂量和温拌剂剂量;在试验涉及的范围内,较细的橡胶粉粒径和较多的胶粉用量对温拌橡胶沥青的低温性能是有益的;温拌剂在起到降低粘度、节能减排作用的同时,对其低温性能存在一定的不利影响,因而温拌剂的掺量不宜过大。。

基于BBR试验的纤维沥青低温性能研究

通过SHRP计划中的弯曲蠕变试验(BBR)研究纤维沥青的低温性能,选择纤维掺量为0%、1%、4%、8%,在-18℃和-12℃两种温度下进行BBR试验,分析了纤维掺量对于试验参数(劲度模量和m值)的影响。另外,在4%纤维掺量下选择3 mm、6 mm、10 mm三种不同长度的纤维进行试验,分析了纤维长度对于沥青低温性能的影响。

具有平衡耐冲击性和劲度的尼龙

Bhodia工程塑料公司采用Technyl Star支链技术开发的新系列长玻纤增强尼龙Technyl Force，具有极好的耐冲击强度和弯曲强度平衡性，特别为需要劲度高和吸能性好的结构件而设计。新材料的缺口冲击强度比短玻纤增强级别提高100％以上，其耐冲击性能可与压铸铝和镁相比。在碰撞试验中，由Technyl Force模塑的结构棒对15km／h冲击的吸能是短玻纤增强料的两倍。