Rutting Resistance of Asphalt Overlay with Multilayer Wheel Tracking Test

The rutting resistance of maltilayer asphalt overlay was researched by using laboratoty wheel tracking test. The effects of loading level and test temperature on rutting resistance of asphalt overlay structure were evahuaed by means of multilayer specimens . In comparison with multilayer tests, standard specimens of various layers were also conducted to evaluate the rutting resistance. Experimental results indicated that the test tempercature and applied load have a significant effect on rutting resistance of asphalt concrete. Higher test tempercature and heavier applied load resulted in higher rut depths. In addition, the mutilayer wheel tracking test has been demonstrated to be a more reasonable solution in evaluation on rutting resistance of asphatt pavement structure beasuse it reflects the cumulative permanent deformation in all of asphalt layers.

路用蓄盐除冰纤维配比设计及除冰性能确定

为解决道路凝冰问题,基于环保、经济、实用等原则,针对适用于沥青路面主动抗凝冰的蓄盐纤维填料的配合比进行设计,并对其相关性能展开研究。通过基于单纯形重心设计的融冰试验和电导率试验对蓄盐除冰材料配比进行探究,并基于融冰试验和冻粘剪切试验分析其除冰性能。试验结果表明:选用乙酸钠∶乙酸钾∶甲酸钠=7∶2∶1、复合有机盐∶纤维=3∶1为蓄盐纤维各种成分的最佳配合比;在融冰试验中,蓄盐纤维替换率为66%的除冰材料在较高负温下融冰速率能达到1022 g·(h·m 2)-1,表明其融冰性能良好;凝冰后,蓄盐纤维沥青混合料表面冻粘强度比普通沥青混合料下降33%,能够有效降低冻粘强度。基于最佳配合比,新型路用环保蓄盐除冰材料具有良好的融冰能力和除冰降粘功效。

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。

基于扭转剪切试验的沥青混合料抗剪强度分析

沥青路面的高温抗变形能力与沥青混合料的抗剪强度密切相关.根据路面荷载作用下沥青混合料中矿料颗粒的受力特点及转动状态,自主研发了扭转剪切试验装置.针对不同级配沥青混合料,在不同条件下进行扭转剪切试验;分析了骨架稳定性、沥青用量和温度对扭转剪切特性的影响,建立了考虑骨架稳定性指数、沥青用量和温度的抗剪强度预估模型.结果表明:最大扭转剪切力可以用于评价沥青混合料的抗剪强度;最大扭转剪切力随温度升高呈指数形式减小,随沥青用量增加呈二次函数关系变化,随骨架稳定性指数增大呈幂函数关系增大.构建的抗剪强度预估模型能够较为准确地表征各因素耦合作用下沥青混合料的抗剪强度,可以为沥青混合料优化设计及路面养护决策提供参考.

考虑骨料类型的沥青混合料疲劳预估模型

为了更准确预测不同骨料类型沥青混合料的疲劳性能,本研究基于JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》中的疲劳预估模型(JTG模型)进行了深入探讨。采用均匀试验设计法,对AC-16C型沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验。通过67组玄武岩、石灰岩和花岗岩沥青混合料的疲劳数据,对JTG模型参数进行了修正。研究发现:(1)简化的JTG模型适用于沥青混合料疲劳寿命预估,不同骨料类型对模型参数a的取值有影响;(2)玄武岩沥青混合料疲劳寿命最长,石灰岩最短,花岗岩居中;(3)修正后的JTG模型与实际疲劳试验数据高度吻合。本研究为沥青混合料的疲劳性能提供了更为精确的预估模型。

沥青混合料弯曲疲劳损伤强度的多尺度研究

目的为了验证多尺度数值试验模拟方法在预测沥青混合料半圆弯曲试验疲劳损伤过程中弯拉强度参数变化规律的有效性问题。方法基于多尺度算法思想和半圆弯曲试验,通过对沥青混合料试件进行细观结构分析,得到内部集料颗粒的几何特征分布规律;在此基础上,对沥青混合料划分5个微观区域尺度,并构建相应尺度下半圆弯曲试件的有限元(FEM)数值模型,结合多尺度迭代运算来预测各级沥青混合料计算在0%Nf,20%Nf,50%Nf,65%Nf,80%Nf(Nf为疲劳寿命)不同半圆弯拉疲劳损伤程度下的弯拉强度。将室内半圆弯曲试验获得不同粒径的沥青混合料的弯拉强度参数作为宏观验证试验,与通过多尺度算法数值模拟试验所得的弯拉强度进行对比分析研究。结果结果表明:在沥青混合料的疲劳损伤过程中,前期材料的抗弯拉强度衰减速率较为缓慢,当在中后期时,抗弯拉强度进入了急剧衰减阶段,多尺度数值模拟试验与室内试验得到的衰减规律相吻合,且弯拉强度相对误差的绝对值控制在8%以内。结论多尺度数值模拟用于预测疲劳过程中沥青混合料的抗弯拉强度参数是有效的,该算法可以为类似的实际工程提供一定的参考意义。

大掺量橡胶粉对沥青玛蹄脂碎石混合料低温性能的影响

为提高废旧轮胎的回收利用率,将轮胎粉碎加工成橡胶粉,采用等体积法替换石灰石集料,优化橡胶粉级配设计,制备聚酯纤维掺量0.4%和不同橡胶粉替代率(0、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)的沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt, SMA)。基于马歇尔稳定度试验和半圆弯曲(semi-circular bending, SCB)试验,采用SCB试件的极限拉应力、断裂能、断裂韧性和断裂劲度综合分析了不同低温环境下橡胶粉对SMA-13沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明:SMA-13沥青混合料的最佳沥青用量与橡胶粉掺量成正比,橡胶粉掺量的增加会提高混合料的弹性性能。与石灰岩沥青混合料相比,橡胶粉沥青混合料抗裂能力更加稳定和优异。当橡胶粉替换率为3%时,SMA-13沥青混合料抵抗变形能力最强,可显著提升其低温性能,为沥青路面材料组成设计提供了理论依据。

高掺量橡胶改性沥青疲劳性能研究

文中对改进工艺后制备的大掺量橡胶改性沥青进行疲劳性能研究,三种橡胶改性沥青的掺量分别为30%、40%和50%,对三种橡胶改性沥青和两种对照组(SBS改性沥青与70JHJ基质沥青)进行RTFOT和PAV老化,采用动态剪切流变仪(DSR),通过温度扫描、LAS试验和时间扫描试验,对五种沥青试样的疲劳性能进行研究.结果表明:温度扫描试验无法准确区分改性沥青的疲劳性能.经RTFOT的大掺量橡胶改性沥青在LAS试验中疲劳损伤不明显,不易区分疲劳性能,建议使用PAV老化试样进行试验.时间扫描所得试验结果具有一致性,在较低或较高应力水平下,疲劳性能排序均为:AR40>AR30>AR50>SBS>70#,能够有效区分各掺量改性沥青的疲劳性能.

相变沥青混合料融雪效果及评价指标研究

为确定DTC相变材料(phase change material,PCM)在沥青路面中的融雪效果及评价指标,通过设计室内和室外融雪试验,以未掺加相变材料的沥青混合料试件作为对照组,研究并分析低温下相变沥青混合料的融雪效果。结果表明:相变材料在沥青混合料中具有明显的调温作用,掺量越大,融雪效果越明显;相变材料掺量为0.5%、积雪厚度分别为1.5 cm和3.0 cm时,与普通沥青混合料相比,相变沥青混合料融雪速率分别提高19.0%和16.0%。基于室内和室外融雪试验,提出以积雪厚度变化率(Δh)和余雪覆盖率(residual snow coverage,RSC)作为相变沥青混合料融雪效果的综合评价指标。

回收料掺量对热再生沥青混合料路用性能的影响

选取10%、30%、50%三个回收料掺量制备AC-16热再生沥青混合料,通过试验测试其稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、冻融劈裂强度比、汉堡车辙剥落点等高温、低温、水稳、抗老化等路用性能,并与相同级配全新混合料路用性能进行对比,分析不同回收料掺量条件下热再生沥青混合料路用性能变化的规律。结果表明,随回收料掺量增加,热再生沥青混合料高温性能逐渐提高,低温性能逐渐降低,水稳性能先提高后降低。在保证良好路用性能的基础上兼顾经济因素和环保效益,推荐热再生沥青混合料回收料最佳掺量为30%左右。

沥青温拌技术分类及温拌效果的试验评价方法

沥青温拌技术日益广泛应用于路面工程,为了定量评价温拌沥青混合料在拌和生产过程中的温拌效果,提供试验评价方法,本研究自主开发了一种沥青混合料变速拌和试验装置,采用70^(#)基质和SBS改性两种沥青、自主研发的一种表面活性剂型沥青温拌剂(取名为Alube)和一种有机降黏型沥青温拌剂(取名为ACMP),以市场成熟产品Evotherm为参照,分别制备了温拌沥青及其AC-13C型混合料,测试了不同沥青和温拌沥青的三大指标、布氏黏度和动态剪切流变指标,分析了沥青的黏温曲线特性,通过混合料的变温击实试验和变速拌和试验,研究了沥青混合料的压实特性和拌和流动特性,提出了沥青混合料的拌和流动模型。研究结果表明,有机降黏型温拌剂减小了沥青的黏度,增大了沥青的流动性,改变了沥青的技术性能,如针入度、延度、相位角等增大,软化点、布氏黏度等减小,而表面活性剂型温拌剂不改变沥青的基本技术性能;黏温曲线法仅可表征有机降黏型温拌沥青的温度变化,等黏温度降低约9℃,变温击实法和变速拌和法则可以同时表征两大类温拌剂的温拌效果;沥青混合料的拌和流动性服从宾汉黏塑性模型,从流变理论上解答了混合料的拌和流动性及和易性,推荐采用变速拌和试验来评价温拌沥青混合料的温拌效果;综合考察现有沥青温拌技术可知,在常用温拌剂掺量下,温拌沥青的生产拌和温度可比热拌沥青混合料低20~30℃,符合常规认识。

磷石膏改性沥青高低温性能研究

为评价固废磷石膏作为沥青改性剂的可能性,对磷石膏改性沥青的高低温性能进行评价。分别将不同掺量的磷石膏加入到70#基质沥青中,以制备磷石膏改性沥青。通过动态剪切流变仪的温度扫描、频率扫描、多重应力蠕变模式测试磷石膏改性沥青高温流变特性,并基于Sigmoidal方程建立流变主曲线,通过弯曲梁流变仪评价磷石膏改性沥青低温抗裂性。研究结果表明,随着磷石膏的加入,磷石膏改性沥青的复数剪切模量(G^(*))提高并高于70#基质沥青,相位角(δ)差距不大,Shenoy车辙参数[G^(*)/(1-1/sinδtanδ)]明显提高;磷石膏的掺入能提高沥青在0.1,3.2 kPa的蠕变恢复率,并且降低在0.1,3.2 kPa的不可恢复柔量。添加磷石膏会增强基质沥青的高温性能,同时会略微降低沥青的低温抗裂性能,但是不会影响PG低温分级中的设计温度。

沥青路面内部缺陷无损检测技术研究综述

为了快速、准确地检测出沥青路面内部缺陷和病害,以便及时采取养护或其他处理措施,保障道路行车安全。同时,为促进沥青路面内部隐性病害和缺陷无损检测技术的发展,对现有沥青路面内部缺陷的无损检测技术进行了综述。分别综述了探地雷达的基本原理、在沥青路面检测中的应用以及探地雷达图谱的智能识别,超声波检测技术的检测原理、超声波的衰减规律研究和其在路面内部缺陷检测中的应用与研究,红外热成像技术、核子密度仪、无核密度仪和瑞利波法的检测原理和在沥青路面内部缺陷检测中的应用与研究,最后汇总了各检测技术的检测原理、检测缺陷类型和优缺点等,并探讨了各检测技术存在的问题和未来的发展方向,为沥青路面内部缺陷无损检测技术的进一步应用与研究提供了参考和依据。

活化胶粉复合改性沥青混合料的路用性能评价

为评价双螺杆活化胶粉复合SBS改性沥青及其混合料的低温性能,用测力延度、半圆弯曲和裂缝扩展性能试验分别测试了SBS改性沥青、未活化胶粉复合SBS改性沥青和双螺杆活化胶粉复合SBS改性沥青的低温性能指标,并采用熵权法对测力延度指标进行优选,通过荧光显微镜和四组分试验对3种沥青的性能变化进行机理分析.结果表明:测力延度指标中最大屈服点可有效表征双螺杆活化胶粉复合SBS改性沥青的低温性能;双螺杆活化过程中交联键被打开,并与SBS形成稳定的交联网络结构,显著提高了改性沥青混合料的高温性能和抗水损害性能.

不同老化方式下新旧沥青的扩散融合

分别制备了热氧老化沥青和热氧-紫外老化沥青,构建了新、旧沥青双层扩散模型,并且通过相对浓度与扩散系数的模拟计算、拉拔试验与荧光显微镜试验研究了新、旧沥青扩散融合程度与温度、沥青四组分的关系.结果表明:热氧-紫外老化沥青更不易与基质沥青扩散融合,与基质沥青的黏附性较差;在10~40℃内,新、旧沥青能够快速扩散融合,超过40℃后,升高温度对扩散融合的促进作用逐渐减小,且对热氧-紫外老化沥青与基质沥青的扩散融合促进作用的减小速率更大;沥青四组分扩散系数的大小顺序依次为:饱和分>芳香分≥胶质>沥青质,经紫外老化后,四组分的扩散系数均有所下降,沥青质的降幅最大.

基于足尺加速加载试验的高速公路沥青面层力学性能与高温性能研究

针对高速公路改扩建工程老路沥青面层,在120万次足尺加速加载试验条件下,采用动态模量试验评价其力学性能,采用贯入强度试验与汉堡车辙试验评价其高温性能。动态模量试验结果表明,20℃、10 Hz条件下沥青面层芯样0~120万次的动态模量维持在相对稳定的状态,最大值与最小值偏差约为6.9%。贯入强度试验结果表明,0~120万次的沥青面层芯样的单轴贯入强度相对稳定,老路的加铺层、上面层、中面层、下面层的贯入强度变化量分别为-0.04 MPa、0.11 MPa、-0.03 MPa、0.18 MPa。汉堡车辙试验结果表明,加铺层和上面层的芯样总体维持在稳定的状态,中面层和下面层芯样试验结果有一定程度的波动,下面层变化相对明显:汉堡车辙深度的变化率为114.56%,蠕变斜率的变化率为150%。根据120万次足尺加速加载试验结果,该高速公路改扩建工程老路沥青面层在力学性能和高温性能方面表现稳定,扩建后的路面能够满足交通荷载的使用要求。

再生粗骨料沥青混合料的动态黏弹性特性研究

再生骨料是一种将建筑垃圾中的混凝土块等废料加工而成的再生产品,它可以替代部分天然骨料加入沥青混合料中铺筑路面,有助于减少对天然石材的开采,降低沥青路面的成本。为了研究再生粗骨料沥青混合料的黏弹性特征,针对4种取代率的再生骨料沥青混合料,采用不同频率和温度下的动态模量试验,通过Sigmoid函数建立动态模量和相位角的主曲线,探究再生骨料的掺量(0%、17%、37%、56.7%)对AC-20沥青混合料动态黏弹性特性的影响变化。研究结果表明:在相同频率、相同温度下随着再生骨料掺量的增加,沥青混合料的动态模量减小,这种现象在低温高频条件下表现得更为明显。低温和常温条件下(–10、5、20℃),沥青混合料的相位角随着再生骨料掺量增大而减小,随着频率增加而减小,在中高温条件下再生骨料掺量的变化对沥青混合料相位角的影响规律并不统一。通过动态黏弹性拟合参数结果分析发现Sigmoid模型的拟合参数变化趋势与再生掺量增幅之间存在着较大的相关性。该研究聚焦于道路工程中建筑垃圾资源化利用的环保设计需求,可为建筑垃圾应用于道路养护工程提供试验参考,可作为教学案例应用于工程领域的研究生课程。

不黏轮乳化沥青试验方法研究

不黏轮乳化沥青是一种解决沥青路面施工中“黏轮问题”的关键材料,其中不黏轮效果是其核心指标。不黏轮效果准确评价对不黏轮乳化沥青推广应用至关重要。该文基于国内外研究成果创新提出两种不黏轮效果试验方法(配重法、压头法),并对多种乳化沥青进行不黏轮效果评价。试验结果表明:两种试验方法(配重法、压头法)能够较好地评价乳化沥青的不黏轮性能且试验结果具有很好的一致性。其中配重法适合于工程现场快速评价,压头法适合于科学研究、试验检测分析。两种试验方法设备简单、操作方便,适用于工程现场、室内研究等多种场景的不黏轮乳化沥青不黏轮效果评价。

基于直接拉伸试验的沥青胶浆低温性能研究

文中设计直接拉伸试验对拉伸曲线进行形态分析,并提出延伸量、拉伸柔量、残余延伸量比,以及黏韧性等评价指标.通过灌浆成型制备沥青混合料基于展小梁弯曲试验评价其低温变形性能.在此基础上,通过胶浆低温性能指标与混合料最大弯拉应变相关性分析验证基于直接拉伸试验的胶浆低温性能指标的合理性.结果表明:粉胶比对沥青胶浆的低温变形性能有显著影响,粉胶比越大胶浆的脆性特征越明显,其低温性能越差;为保证胶浆的低温变形性能,建议粉胶比不大于1.5;基于直接拉伸试验得到的胶浆低温性能评价指标随粉胶比变化的趋势不受沥青类型的影响,用于评价胶浆低温性能合理可行;相关性分析表明0℃条件下的延伸量、黏韧性,以及韧性比是胶浆低温性能评价的最佳指标.

基于塑性活化能的沥青混合料抗车辙性能优化

为了解决目前沥青混合料抗车辙性能评价指标的不足,实现沥青混合料抗车辙性能的优化,依托城市道路大中修项目,采用离散元模拟和塑性活化能(E a)评价相结合的方法从级配设计角度对试验路段进行抗车辙优化,其中,重点介绍了塑性活化能相关的理论,并给出E a指标的试验确定和计算方法。研究过程中,首先通过虚拟蠕变试验确定优化级配,然后对优化级配和原设计级配的沥青混合料进行室内蠕变试验,包括浸水和不浸水,20℃和40℃,有损(300 kPa)和无损(25 kPa)条件下分别进行试验。同时基于理论计算各自E a大小,分析结果表明优化级配有着较高的E a。最后为了进一步验证该方法的有效性,采用原设计级配和优化级配的沥青混合料分别进行试验路铺筑,并观测车辙变形情况,对比结果表明优化级配路段抗车辙性能更好,与E a指标评价结果一致。