沥青混合料中胶浆疲劳破坏与变形分析

沥青胶浆的特性对沥青混合料的疲劳性能有着重要影响。采用四点弯曲疲劳试验,结合数字图像相关方法,获取沥青混合料小梁试件底面加载过程中的位移场,提出适用于沥青胶浆的应变计算方法。通过累计耗散能比DER曲线判断疲劳破坏,将破坏前沥青胶浆应变与混合料应变进行对比。分析结果表明胶浆应变整体均大于混合料平均应变,在加载初期两者相差不大,达到疲劳破坏时胶浆应变约为混合料平均应变约3到5倍。为了评价胶浆变形对整体变形的贡献,采用数字图像处理技术从灰度图中提取出胶浆并算出面积,计算出胶浆变形大小占整体变形的比例,证明了混合料变形主要来自胶浆变形。

热再生沥青混合料低温蠕变行为及黏弹性分析

为探究再生剂对沥青混合料低温蠕变行为的影响,分别选用石油基与生物油基再生剂以9%、12%、15%掺量进行沥青三大指标试验确定其最佳掺量,并以最优掺量制备沥青混合料小梁试件,对沥青混合料回收料(RAP)、石油基再生沥青混合料(RAP+A)、生物油基再生沥青混合料(RAP+B)分别在-5℃条件及0.8、1.6、2.4 MPa应力水平下进行弯曲蠕变试验,基于Burgers模型分析其黏弹特性及蠕变行为。结果表明:石油基再生剂与生物油基再生剂均提高了老化沥青针入度、延度,降低了软化点,随着掺量的提高,再生剂的改善效果减弱,综合考虑经济与性能确定再生剂掺量为12%。再生剂改善了沥青混合料的黏弹性能,相同应力水平下,两种再生剂均提升了沥青混合料稳态蠕变速率与应变大小,减少了应力松弛时间,提高了耗散能比,沥青混合料回收料的低温抗裂性能得到显著增强。随着应力水平的提高,沥青混合料稳态蠕变应变增加(蠕变速率降低),松弛时间减少,耗散能比增加,沥青混合料更易产生变形而释放内部存储的能量。

沥青胶结料的抗疲劳性能

评价了基础沥青AH—90，天然湖沥青改性沥青，SBS改性沥青：Superpave PG等级分别为PG70一22、PG70一28、PG76—28等胶结料的疲劳破坏性能。评价方法采用DSR在两种应变水平5％及10％进行时间扫描模式测试(Time—sweeping mode)，评价结果采用复合剪切模量G^*损失量及耗散能比(DER)两种方法进行评价，结果表明两种评价方法都可以定性地反应粘弹性材料的疲劳破坏性能，但DER则更加直接并可以定量地描述粘弹性材料的疲劳破坏趋势。

改性沥青疲劳破坏判定指标适用性

采用Malvern动态剪切流变仪,在应力/应变2种荷载控制模式下对90#基质沥青、SBS改性沥青、岩沥青改性沥青、胶粉改性沥青、岩沥青/SBS复合改性沥青和岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CRCMA)进行了时间扫描疲劳试验;采用5种疲劳失效定义方式确定了改性沥青疲劳寿命;使用统计学分析方法评价了改性沥青疲劳破坏判定指标的适用性;采用推荐指标对比分析了改性沥青的疲劳性能。研究结果表明:基于归一化动态模量确定的指标独立于荷载控制模式和沥青种类;基于相位角和累积耗散能比确定的指标显著依赖于改性沥青种类和荷载控制模式,且不具备普适性;基于耗散能变化率确定的指标仅适用于应力控制模式的疲劳寿命判断;基于简化耗散能变化率确定的指标受沥青种类影响较小,对本研究所有试验沥青均具有较好的疲劳寿命评价效果;归一化动态模量和简化耗散能变化率确定的指标在应力/应变控制模式下的相关系数高达0.94,平均绝对误差低于20%,展现出了较好的相关性及等效的疲劳寿命排序结果,由于其计算简单,定义明确,因此,推荐其作为时间扫描疲劳试验中检测沥青疲劳失效的判定标准;采用推荐指标对本研究试验沥青的疲劳寿命排序可知,添加18%胶粉和5%岩沥青的RA/CRCMA在应力/应变2种控制模式下均展现出较优的抗疲劳性能。

基于黏弹原理的热再生沥青低温抗裂性分析

针对目前沥青低温性能评价指标的不足,从黏弹力学原理出发,对热再生沥青在不同温度及再生剂掺量下进行沥青弯曲蠕变试验,试验采用应力松弛时间、耗散能比及m/S值指标进行分析,结果表明:基于Burgers模型推导出的应力松弛时间、耗散能比、m/S指标均可以反映沥青的低温性能,虽然各指标所采用的黏弹性参数并不一致,但结果相一致。再生剂改变了沥青黏弹比例,使其蠕变行为及抗裂性能发生变化,随着温度降低,热再生沥青松弛时间增加,耗散能比减小,m/S值减小,沥青低温抗裂性变差;随着再生剂掺量的增加,沥青松弛时间减少,耗散能比增加,m/S值增大,沥青的低温抗裂性能显著增强。随着温度降低,再生剂对沥青m/S及耗散能比的影响随其掺量的增加而呈降低趋势,应当根据区域气候特点及经济性选择再生剂掺量。