基于加速加载试验的青川岩改沥青混合料疲劳性能研究

为评价青川岩改沥青混合料疲劳性能,该文设计了基于比例尺为1∶3的路面加速加载试验系统的动轮载三点弯曲加载疲劳试验装置,对双层沥青混合料复合车辙试件进行轮胎碾压下的三点弯曲重复加载疲劳试验,结合沥青混合料小梁试件MTS弯曲疲劳试验,评价青川岩改沥青及复合改性沥青等对沥青混合料疲劳性能的改善效果。结果表明:青川岩改沥青提高了沥青混合料承受重复弯拉荷载的能力,改善了沥青混合料的抗疲劳性能,其抗疲劳性能优于青川岩沥青与SBS复合改性沥青、SBS改性沥青和基质沥青;基于比例尺为1∶3的路面加速加载试验的动轮载三点弯曲重复加载疲劳试验,能更真实地模拟现场路面轮载作用,减少了小梁试件尺寸效应对疲劳寿命的影响,再现了轮载作用下路面结构的受力状况。

多频率重复荷载作用下布敦岩沥青混凝土宏细观开裂特性分析

针对布敦岩沥青混凝土路面在不同工况下的使用寿命问题,对多种路用环境及不同频率重复荷载作用下布敦岩沥青混凝土小梁试件进行三点弯曲重复加载试验,采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)法分别对布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土在5种路用环境下的疲劳损伤进行分析。结果表明:在不同路用环境和多频率的作用下,疲劳寿命排序为SBS改性沥青混凝土>布敦岩沥青混凝土>基质沥青混凝土;布敦岩的掺加对沥青混凝土疲劳性能起到了提升作用,但对车速变化的敏感程度较强;布敦岩沥青能有效提升沥青混凝土的抗疲劳开裂性能;同种材料在相同重复荷载作用次数时的损伤程度随着加载频率的增加而减小;布敦岩的掺加可以提高混合料的抗损伤能力,延缓沥青混凝土出现加速开裂的时间点;布敦岩沥青混凝土宏观裂纹出现的时间点为重复荷载次数占比为70%时。研究成果有利于工程提前制定相应的防治措施。

岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料黏弹特性研究

为研究岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料的黏弹特性,采用沥青混合料性能试验机(asphalt mixture performance testing,AMPT)对不同岩沥青用量的复合改性沥青混合料在不同试验条件下的单轴动态压缩模量和相位角进行了测试,构建了动态模量主曲线,建立了动态模量预测模型。结果表明:当试验温度增大或加载频率降低时,岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料的动态模量逐渐降低;随着岩沥青掺量的增加,AC-20复合改性沥青混合料抗车辙性能提高,疲劳性能降低;测定的复合改性沥青混合料20℃动态模量接近于14000 MPa,符合高模量沥青混合料的技术要求;经测试,所构建动态模量预测模型的预测精度可达83%。

伊朗岩沥青/玄武岩纤维掺量对改性沥青的影响与性能试验

通过动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验研究了伊朗岩沥青掺量和玄武岩纤维掺量对BF/IRA复合改性沥青性能的影响,并通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验等一系列试验研究了BF/IRA复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,岩沥青和玄武岩纤维可提高沥青高温性能,而岩沥青不利于改性沥青低温性能,玄武岩纤维可改善其低温性能,且岩沥青建议掺量为8%,玄武岩纤维掺量宜为5%。玄武岩纤维可显著提高岩沥青改性沥青高低温性能、水稳定性。

基于响应曲面法的玄武岩纤维-岩沥青混合料路用性能研究

为提升沥青混合料路面的路用性能,有效化解岩沥青对混合料低温抗裂性的不利影响,采用响应曲面法,并基于汉堡车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验和四点弯曲疲劳试验,对不同玄武岩纤维和岩沥青掺量下的混合料进行路用性能及抗疲劳特性评价。结果表明,玄武岩纤维和岩沥青的复合增强作用,可显著提升沥青混合料的高温性能、水稳定性和抗疲劳特性;通过响应曲面法设计预测,获得玄武岩纤维和岩沥青的最佳掺比分别为0.495%和7.6%,且经试验验证,预测值与实测值之间的计算准确度均>98%,此最佳掺比下,沥青混合料表现出优良的路用性能。

基于细观尺度下布敦岩沥青混凝土低温开裂特性研究

为了更详细地描述布敦岩沥青的低温特性及裂缝发展规律。采用数字散斑成像技术(DIC),对布敦岩沥青混凝土试件在低温弯曲破坏试验中的裂缝扩展过程进行细观尺度下的观测和分析,通过DIC技术捕捉试件在加载过程中裂缝的形成、扩展,以及裂缝尖端的位移和应变变化。结果表明,①从DIC位移云图来看,裂纹从小梁试件底部开始萌生,随着加载进行,试件散斑点向两侧水平方向位移增大,跨中区域散斑面积变窄,出现散斑区域尖端,裂缝向上部开始延伸,散斑位移变化率减小,直至裂纹扩展至破坏;②从应变云图来看,试件在水平及竖直方向均存在拉应变与压应变,初期试件底部出现多个小范围受拉区域,衍生出若干细小裂纹,受拉区域汇聚、增大,随着加载增大,两侧对称的拉应变向跨中移动,底部压应变范围迅速增大,裂缝不断扩展直至破坏;③同条件下最终裂缝长度排序为SBS改性沥青>布敦岩沥青>基质沥青,裂纹破坏所需加载时间排序为SBS改性沥青>布敦岩沥青>基质沥青,表明布敦岩沥青的低温抑制宏观裂缝性能优于基质沥青。

布敦岩改性沥青

布敦岩沥青(BRA)为浅褐色细颗粒状,由天然沥青与石灰岩类矿物质组成。布敦岩沥青软化点高,抗车辙性能强,黏性和耐久性好,抗老化性能强,能提升沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,但会降低低温性能。在路面工程中,岩沥青经粉碎、碾磨后作为改性剂掺入沥青混合料中,在沥青混合料中起物理改性作用,不仅能提升性能,还能替代部分沥青和矿粉,从而在一定范围内减少原材料用量,实现成本优化。实验主要采用三种生产工艺的岩沥青样品,如图1~3所示。

岩沥青改性混合料设计及施工质量关键技术研究

为提升岩沥青改性混合料的路用性能,采用分级掺配法进行岩沥青改性混合料配合比设计,通过铺设试验路,提出混合料施工与质量控制要点。结果表明,采用分级掺配法设计沥青混合料,且在70#基质沥青混合料中添加8%岩沥青,抗车辙性能有较大幅度提升。岩沥青路面施工时应注意拌和时间、拌和温度与碾压温度的控制,碾压过程中应特别注意控制温度并实时监测,避免温度降低影响压实效果。分级掺配改进沥青混合料配比对于提升沥青路面建设的质量和社会经济效益,具有积极的促进作用。

天然岩沥青/橡胶粉复合改性沥青混合料路用性能研究

为了探究阿尔巴尼亚岩沥青(简称ARA)和橡胶粉的复合改性对沥青混合料路用性能的影响,文章基于车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来研究改性沥青混合料的路用性能。结果表明:ARA/橡胶粉复合改性沥青具有良好的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和水稳定性能;ARA的掺入会降低基质沥青的低温抗裂性能,而橡胶粉的掺入能提高基质沥青的低温抗裂性能。

白云岩沥青混合料性能及其改善方法研究

文章对比了白云岩与石灰岩的基本性能及微观形貌,分析了拌和时间、沥青、矿粉、细集料等因素对白云岩沥青混合料力学性能和水稳定性的影响。结果表明:白云岩相对于石灰岩,其抗压碎能力、抵抗撞击、摩擦的能力更强,硬度更高,含有的针片状颗粒更少,但与沥青的粘附能力更差,微观表面纹理不够粗糙;延长拌和时间和替换矿粉能改善沥青混合料的力学性能,但对水稳定性的改善作用不明显;替换沥青能改善沥青混合料的水稳定性,但力学性能轻微下降;将石灰岩细集料替换白云岩细集料能明显改善白云岩沥青混合料的力学性能和水稳定度,并满足高速公路的技术要求,为最佳改善方案。

玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土低温开裂特性

为了探究玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土在寒冷地区的适用性,通过小梁弯曲试验、数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术与低温约束应力试验,对布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土的低温开裂特性进行研究。结果表明:在低温条件下,玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土变形能力强,冻断温度及转化点温度低;较其他2种沥青混凝土损伤因子达到1所需的时间长,裂缝宽度小,关键开裂点出现时间晚。宏细观分析均表明,玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土的低温抗裂性能优异。

布敦岩沥青/纳米气凝胶/抗老化剂复合改性沥青制备及性能评价

实验选用布顿岩沥青(Buton-rock asphalt,BRA)、纳米气凝胶(Nanoaerogel,NA)和抗老化剂(Anti-aging agent,AA)对基质沥青进行复合改性。通过三大指标试验,确定三种改性剂的适宜掺量。利用动态剪切和弯曲梁流变试验分析了沥青的流变性能,以抗老化性能评价指标对耐老化性能进行表征。借助傅里叶红外光谱(FTIR)对沥青的官能团变化进行了分析,利用扫描电镜(SEM)观测了沥青在不同老化方式后的微观结构。结果表明:BRA+NA+AA复合改性沥青改性剂最佳掺量为:2%NA、10%BRA、0.3%抗氧剂1010和0.4%UV-327。BRA+NA+AA复合改性沥青相对于基质沥青,残留针入度比和延度保留率分别提高了74%和213%,软化点增量和车辙因子老化指数分别降低了57%和40%。加入改性剂后,沥青的高温性能得到明显改善,改性方式以物理改性为主,且改性剂与基质沥青界面之间相容性良好。改性沥青和复合改性沥青流变性能和耐老化性能均优于基质沥青。其中BRA+NA+AA复合改性沥青的耐老化性能和高温抗车辙能力最为优异。

基于多种路用环境下对布敦岩沥青混凝土低温开裂特性的分析

本研究通过冻断试验和三点弯试验分别对五种路用环境下的布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土进行低温抗裂对比分析,并通过数值模拟试验从试件损伤和能量耗散两方面进行布敦岩沥青混凝土低温开裂机理研究。结果表明:布敦岩沥青混凝土具有比其他两种沥青混凝土更高的转化点温度,但在冻结时的断裂强度和冻断温度略低于SBS改性沥青混凝土,而优于基质沥青混凝土。在低温下,布敦岩沥青混凝土的应变能密度大于基质沥青混凝土,略低于SBS改性沥青混凝土,这表明在基质沥青中掺加适量的布敦岩沥青可以提高其抗温缩开裂性能。另外,布敦岩沥青混凝土在低温条件下弯曲破坏过程中只有少部分塑性变形,应变能以塑性变形的方式耗散较少,主要是通过脆性破坏产生的裂隙耗散。

表面接枝C—S—H的岩沥青对高温油井水泥石力学性能的影响

研究了表面接枝C—S—H的岩沥青对高温油井水泥石力学性能和微观结构的影响,采用压力试验机及XRD、TG、SEM和EDS对油井水泥石的力学性能和微观结构进行了测试和表征。研究结果表明,与纯水泥石相比,掺入1%未改性岩沥青的水泥石3 d抗压强度下降了2.98%,而掺入1%表面接枝C—S—H岩沥青的水泥石3 d抗压强度提高了4.26%。物相分析和热重实验表明,表面接枝C—S—H岩沥青的加入不会引起水化产物类型的变化,而掺量为3%表面接枝C—S—H的岩沥青水泥石养护3 d的失重量比纯水泥石高1.01%,说明表面接枝C—S—H的岩沥青可以促进水泥的水化。水泥石的微观形貌和元素分析表明,未改性岩沥青在180℃下热解导致沥青颗粒破碎,而接枝C—S—H的岩沥青表面形成的富Si层可以避免沥青颗粒因气孔而引起破碎,使得未改性岩沥青水泥石界面处的C元素含量较接枝C—S—H的岩沥青水泥石高29.14%,未改性岩沥青水泥石基体中C元素含量较接枝C—S—H的岩沥青水泥石高13.76%。

川北硬质岩沥青液相碳化及热解产物特性

为探究川北硬质岩沥青的热解特性,以及液相碳化过程中碳化温度和碳化时间对孔隙结构及元素成分等的影响,以广元岩沥青为原料,采用液相碳化法制备了沥青基多孔碳材料并进行分析。热重测试结果表明,岩沥青主要失重温度区间为400~600℃,最大失重速率温度为450℃,在1000℃时其残碳率为56.35%,升高碳化温度和延长碳化时间均能促进岩沥青热解和缩聚反应的进行。随着岩沥青中可挥发性成分的分解,稠环大分子趋向定向排列,其芳香性增加,极性降低,表面活性基团减少,比表面积增加,而过高的碳化温度和过长碳化时间会使所制材料的孔隙结构塌陷,造成比表面积降低。比表面积测试表明,所制ASUK4-2样品具有最大比表面积365.14 m^(2)/g,各样品的氮气吸附-脱附等温线均属于Ⅱ型,存在典型的H3滞后环,材料孔径分布以介孔为主,并存在少量大孔和微孔。本研究可为天然岩沥青碳化制备新型碳材料的高值化开发利用提供参考依据。

岩沥青对软硬沥青复配混合料的增强作用

采用沥青常规试验、动态剪切流变试验以及红外光谱试验,分析岩沥青品种和掺量对软硬沥青复配胶结料的增强作用及其增强机理;采用车辙试验和疲劳试验,分析岩沥青掺量对软硬沥青复配混合料的增强作用,并与热拌沥青混合料性能进行比较.结果表明:在相同的掺量下,Gilsonite岩沥青的增强效果显著高于BMA岩沥青;Gilsonite岩沥青可以有效地提高软硬沥青复配胶结料的软化点和车辙因子,而且该车辙因子具有随着时间延长而增长的特征;软硬沥青复配混合料的抗车辙能力随着Gilsonite岩沥青掺量的增加而显著增大,在一定的掺量下,软硬沥青复配混合料的抗车辙能力和疲劳寿命均高于同级配类型的热拌沥青混合料.试验路的使用效果验证了Gilsonite岩沥青的增强作用.

基于岩沥青的高速公路面层施工技术探讨

在我国社会经济发展水平全面提升的环境下,我国在基础设施建设方面的力度逐渐加大。岩沥青作为高速公路路面施工中比较重要的部分,面层起到了承载自然环境和车轮荷载的效果,如果面层在施工中存在质量问题,必然会给高速公路使用寿命、耐久性等带来一定影响,不利于公路行业的良好发展。基于此,结合工程案例,进一步探讨基于岩沥青的高速公路面层施工技术,以期为相关人员提供参考。

纳米SiO_(2)/岩沥青/SBS复合改性沥青混合料性能研究

为进一步提高SBS改性沥青性能,降低SBS改性沥青初始成本,提出了一种由SBS改性剂、纳米SiO_(2)(NS)和岩沥青(RA)组成的复合改性沥青混合料,并进行了改性沥青及其混合料基本性能、车辙、低温弯曲小梁、水稳定性、疲劳和耐老化试验,以评估其路面性能。研究发现:在岩沥青/纳米SiO_(2)复合改性沥青中加入SBS改性剂提高了改性沥青的抗变形性、稳定性和耐老化性能;1%NS 6%RA 2%SBS和1%NS 6%RA 3%SBS复合改性沥青混合料比5%SBS改性沥青混合料具有更高的动稳定度和更小的总变形;当SBS用量>2%时,复合改性沥青混合料比5%SBS改性沥青混合料具有更高的低温抗裂性和水稳定性,且其疲劳性能优于其他组合。1%NS 6%RA 3%SBS改性沥青混合料比5%SBS改性沥青高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和耐久性更好,且二者疲劳寿命相似。

庙堂沥青混凝土心墙堆石坝心墙基座嵌岩深度对基座应力的影响分析

沥青混凝土心墙堆石坝基座作为连接心墙与坝基的特殊结构,其受力状态对大坝的稳定至关重要。以在建的重庆庙堂沥青混凝土心墙堆石坝为例,选取其最大断面,建立二维模型进行有限元计算,分析探讨了基座在未嵌入基岩、半嵌入基岩、全嵌入基岩三种不同布置形式下的应力分布情况。结果表明,基座在基岩中的嵌入深度与基座内部的拉应力之间关联性较强。在蓄水期,不同布置形式之间拉应力相差最大可达334%,同时,由于廊道在蓄水期时受基座内部较大拉应力的影响,容易造成拉裂破坏,通过改变廊道在基座中的位置,降低廊道周围的拉应力,避免廊道产生破坏。廊道位置改变后,周围拉应力相比于原来下降幅度最大可达87%。

岩沥青/SBR复合改性乳化沥青的制备与性能研究

以岩沥青和SBR为改性剂,采用边乳化边改性的方式制备岩沥青与SBR乳胶复合改性乳化沥青,对掺加3%岩沥青和5%SBR与未改性乳化沥青和单掺5%SBR的乳化沥青作比较。进行乳化沥青蒸发残留物基本性能试验和布氏黏度测试及乳化沥青储存稳定性能研究,通过动态剪切流变试验(DSR)研究分析3种乳化沥青的高温流变性能。分析结果表明:随着岩沥青和SBR乳胶的加入,增强了乳化沥青的高温性能,但低温性能被削弱,研究分析改性乳化沥青的各项性能指标,得出岩沥青与SBR复合改性乳化沥青的综合性能较优良。