考虑加载次序影响的沥青非线性疲劳损伤累积研究

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。通过开展应力控制的沥青恒幅加载疲劳试验,采用耗散伪应变能(DPSE)表征沥青疲劳损伤,分析恒幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;采用低-高和高-低两种加载次序,开展应力控制的沥青变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;基于损伤等效准则,建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,分析加载次序对疲劳损伤累积的影响。结果表明:应力控制模式下的沥青疲劳损伤,呈先缓慢后急剧的非线性增加演化趋势;恒幅加载下沥青疲劳损伤服从Miner’s准则发生线性累积,且累积寿命分数等于1;变幅加载下沥青疲劳损伤不服从Miner’s准则而发生非线性累积。低-高和高-低变幅加载次序下,沥青累积疲劳寿命随一级寿命分数的增大而分别增加和减小,累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可克服Miner’s准则缺陷,并较为准确地表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。

沥青胶结料应变延迟恢复特性的动态剪切流变试验表征

沥青胶结料在中、高温条件下的变形恢复特性直接影响沥青混合料的抗车辙性能。传统的经验指标(针入度、软化点等)以及一些基于复数模量的力学性能指标在表征沥青的应变延迟恢复特性方面存在不足。本工作基于串联Maxwell模型和并联Kelvin模型所描述的力学行为差异及粘弹性力学参数的频率响应特征,提出了采用相位角频域曲线的斜率来表征沥青胶结料应变延迟恢复特性的方法。本研究综合分析了三种不同针入度水平的基质沥青和两种SBS改性沥青在30~70℃下的复数模量和相位角参数,发现相位角频域主曲线相比复数模量主曲线可以更清晰地反映不同类型沥青胶结料的粘弹力学特性差异。试验结果表明,SBS改性沥青的相位角并非如基质沥青随角频率增加单调降低,而是会在特定的温度、频率区间呈现增长趋势。此规律可用于表征沥青胶结料的应变延迟恢复特性,并用于评价材料在特定温度范围的抗车辙性能。

应力控制模式下微胶囊沥青疲劳自愈特性研究

研究应力控制模式下微胶囊沥青的疲劳自愈特性,采用一次间歇和多次间歇的时间扫描试验测试了微胶囊沥青模量随荷载作用次数的变化规律,分别以微胶囊掺量、损伤度及愈合时间对微胶囊沥青自愈能力的影响进行分析。结果表明:高频(低温)条件下,微胶囊沥青动态模量明显低于基质沥青动态模量,且随着微胶囊掺量的增加而降低;微胶囊沥青相位角明显高于基质沥青相位角,且随着微胶囊掺量的增加而增加。相同测试条件下,微胶囊沥青的荷载作用次数比基质沥青长,但随微胶囊掺量的增加而降低。多次疲劳-自愈条件下,微胶囊沥青的自愈性能高于基质沥青,且随着微胶囊掺量的增加而增加。总之,微胶囊沥青的低温性能、抗疲劳性能和自愈性能均强于基质沥青,且损伤度越低,自愈时间越短,基质沥青及微胶囊沥青的自愈性能越弱。

Terminal Blend橡胶泡沫沥青制备及性能评价

为弥补传统泡沫沥青高温稳定性和黏附性的不足,解决传统橡胶沥青发泡效果不理想的缺陷,对terminal blend(TB)橡胶泡沫沥青进行了研究,探究了TB橡胶泡沫沥青发泡效果的影响规律,对其微观形貌与特征进行了表征,同时评估了TB橡胶泡沫沥青的高温性能、温度敏感性和黏度.结果表明:采用TB橡胶沥青制备泡沫沥青具备可行性;相比传统泡沫沥青,TB橡胶泡沫沥青在温度敏感性降低的同时,还显著提升了高温性能和黏度;微观结果显示TB橡胶泡沫沥青的发泡过程仅为物理过程,而且受发泡温度和发泡用水量的影响,其中后者对整体发泡效果的影响更加明显;TB橡胶泡沫沥青的最佳发泡温度为160°C、发泡用水量为2.7%.

新疆天之泽90A道路石油沥青及混合料性能研究

采用基本性能、高温车辙、低温弯曲、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对新疆天之泽90 A道路石油沥青的基本性能及其混合料的路用性能进行研究,结果表明新疆天之泽90 A道路石油沥青的各项基本性能指标均满足技术要求。新疆天之泽90 A道路石油沥青混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和抗水损性能,动稳定度值远远大于标准值;抗弯拉强度和弯曲劲度模量分别为8.5 MPa和2608 MPa,弯拉应变为3259με;浸水残留稳定度为86.6%,满足规范要求的75%;冻融劈裂抗拉强度比为82.1%,满足规范要求≥70%。新疆天之泽90 A道路石油沥青具有良好的高温、低温和抗老化性能,应用于新疆地区公路沥青路面可有效延长路面的使用寿命。

聚氨酯胶结料在道路工程中的研究现状及建议

聚氨酯作为一种新型的路面铺装胶结材料,在路面工程中有良好的应用前景。结合相关文献的研究数据,从聚氨酯与沥青的相容性、改性沥青主要性能、水对改性沥青的性能影响等方面介绍聚氨酯改性沥青试验的研究现状。在此基础上,进一步选取水稳定性、低温弯曲小梁、高温车辙等试验角度,对聚氨酯改性沥青混合料、多孔隙聚氨酯碎石混合料的路用性能,以及聚氨酯橡胶颗粒混合料的除冰与吸声减振性能等相关报道进行综述。最后,提出了今后的研究建议。

全厚式夜光路面关键材料和混合料设计研究

结合近年来参与的上海市慢行休闲道工程建设中的新型全厚式发光路面试验段的研究,对夜光路面中的石料、透明结合料、夜光材料等主要关键材料以及混合料的设计及性能进行分析和总结,以期为今后的相关工程提供一些经验借鉴。

水性环氧乳化沥青胶结料性能试验研究

为了研究一种冷补料用水性环氧乳化沥青新型胶结料,采用环氧树脂增韧改性和固化剂侧基增韧改性的方法,通过掺配试验优选得到胶结料配方。试验结果表明:拌和后树脂固化产物具有较高的强度及较大的断裂伸长率,固化时间也比较理想,所拌制的冷补料路用性能能够满足规范要求,可以作为冷补料的胶结料使用。

煤沥青橡胶改质筑路油老化过程中族组成与性质变化

The changes of component and property of pitch road binder modified by rubber during ageing were studied by the heat ageing.In contrast to asphalt for pavement,the vaporization loss of pitch road binder modified was more than 20%,therefore,it might be considered that the vaporization loss of solvent oil affected on the component and property of pitch road binder at high temperature.Result showed that the oxidation of road binder was covered by the vaporization loss of solvent oil at higher temperature(130℃),while the property of road binder was in a steady state at lower temperature(60℃).The main reason caused vaporization loss of solvent oil was that there were a lot of high volatile polyaromatics containing in the pitch road binder.It was found that content of heptene soluble decreaesd,meanwhile,that of toluene insoluble increased during ageing.In addition,there was a extreme value of ductility during ageing.The key of modification was distillation of solvent oil.It put forward a direction to further improve its quality.

煤沥青筑路油受氢改质

研究了煤沥青在供氢剂 (再生橡胶 )的作用下 ,族组成随反应时间的变化规律及其受氢改质机理。利用核磁共振、元素分析、分子量测定等手段 ,计算得到了煤沥青、溶剂油以及改质筑路油等的平均结构参数。结果表明 :与空白样对比 ,加入再生橡胶使得筑路油中沥青质含量由 4 5 0 %增加到 61 5 %,软沥青由 2 7 0 %降低到 1 4 4%,不溶物由 2 8 0 %降低到 2 4 1 %。对比橡胶和筑路油族组成的1H -NMR谱图可发现 ,在化学位移δ =5 5和 5 3处均有H质子峰出现 ,表明橡胶参与了改质反应 ,形成了新的沥青质。橡胶在改质过程中作为供氢媒介参与筑路油的热解反应 ,正是煤沥青的受氢作用改善了筑路油的质量。

基于 DSR 和 RV 的生物沥青结合料流变特性研究

探究了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子和粘度随着不同温度、不同生物质重油掺量的变化而变化的情况.分析了根据粘温曲线确定生物沥青的拌合与压实温度存在的问题.研究表明,生物沥青的高温性能随着温度的增加及生物质重油掺量的增加而降低;在温度不大于135℃的范围内,随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的粘度逐渐降低;生物沥青存在一定的老化现象;根据粘温曲线确定生物沥青拌合与压实温度的方法的适用性有待进一步研究.

沥青结合料紫外老化机理

为了解决现有沥青结合料路用性能评价体系中,未考虑紫外线辐射对沥青的加速老化作用问题,对热老化和紫外老化后的5种沥青进行了对比试验、DSR和BBR试验以及红外光谱分析。试验结果表明:沥青对热老化和紫外线辐射的敏感度不同,2种老化后三大指标的排序并不一致;紫外老化和热老化对沥青的影响不相同,紫外老化后沥青的流变特性变化更为显著;沥青抗紫外老化性能不同的内在原因是老化反应程度不同,胶质和芳香分是影响沥青紫外老化的主要因素。因此,沥青的热老化评价结果不能反映其抗紫外老化性能的高低,在紫外线辐射强烈的西部地区开展紫外老化研究具有重要意义。

路用生物沥青及混合料性能研究

选择以木屑为原材料生产出的生物质重油,将其加入50号基质沥青,并掺入外掺剂,制备不同生物质重油掺量的生物沥青,对RTFO老化前后生物沥青样品的针入度、软化点、延度(10℃)、质量变化进行分析,通过结合料试验优选出符合规范要求的生物沥青结合料,然后制备生物沥青混合料并对其进行车辙试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验和低温黏结性试验等,考察生物质重油掺量变化对生物沥青混合料路用性能的影响。结果表明:随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的针入度增加、软化点降低、延度增加,高温性能受到一定程度的影响,但低温抗裂性能得到提高;与50号基质沥青混合料相比,生物质重油掺量(w)为10%的生物沥青混合料的最大弯拉应变比提高20.90%,低温性能有所提高,冻融循环后的劈裂抗拉强度提高12.56%,水稳定性有所提高,黏附性能大幅提高,高温性能有所降低;生物质重油掺量(w)为10%的生物沥青混合料的各项指标均满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)的要求。

沥青自愈合行为的影响因素及评价方法

利用加入间歇时间的动态剪切流变试验,研究了沥青自愈合行为的影响因素及其评价方法.通过试验得到70#基质沥青和SBS I-C改性沥青在4种间歇时间、3种应变水平下的疲劳寿命,并采用能量耗散理论分析了试验过程,得到了耗散能变化率的坪值PV.根据坪值PV与间歇时间的关系,定义了不受间歇时间影响的评价指标自愈合速率HR,并采用自愈合率HI及自愈合速率HR评价了2种沥青在不同条件下的自愈合性能.研究发现:2种沥青的HI值均随间歇时间的增大而提高;HI及HR值均随着应变水平的增大而减小;SBS I-C改性沥青的自愈合指标优于70#基质沥青.

改性沥青结合料低温性能评价指标

针对高寒多年冻土区特点,选用基质沥青与丁苯橡胶(SBR)改性沥青,通过测力延度试验进行沥青结合料低温性能多指标评价对比,据此提出韧性比指标与常规技术指标试验、夏普计划(SHRP)动态剪切试验及弯曲梁流变仪试验等不同试验指标进行相关性分析。结果表明:韧性比指标与动态剪切试验、弯曲流变仪试验及常规技术指标有良好的相关性,采用韧性比作为评价沥青结合料低温性能的主要指标合理可行;为保证低温性能,建议多年冻土地区沥青韧性比不宜低于4.5。

沥青胶结料高温性能试验方法的评价

介绍了两种评价沥青高温性能的方法:动态剪切流变试验(DSR)和重复蠕变试验。测试了10种沥青的车辙因子和蠕变参数。通过混合料高温车辙试验和沥青流变分析,比较了两种试验方法在评价沥青胶结料高温性能方面的适用范围和有效性。分析结果表明:车辙因子在评价基质沥青时具有较高的准确性,但不是评价改性沥青高温性能的最佳选择;而重复蠕变试验可以作为动态剪切试验的补充,能够较准确地判定基质沥青和改性沥青的抗车辙能力。

基于层次分析理论的旧沥青路面胶结料老化等级评定方法研究

对旧沥青胶结料老化等级的分析评价是其再生利用的基础,而目前广泛使用的黏度和针入度分级方法存在耗时过长、试验有误差等缺点。与传统方法相比,通过对旧沥青路面胶结料的面层结构、使用年限等原始信息的收集,基于层次分析理论推导得到年限计算公式并以此计算获得旧沥青路面胶结料的综合使用年限,用以评定旧沥青路面胶结料老化等级,既能准确得到与传统方法相同的等级标准,又避免了繁琐的试验。

生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标的相关性分析

为探讨生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标之间的相关性,制备了掺量为0%、5%、10%、15%、20%的生物沥青调和沥青结合料和相应的AC-20C型沥青混合料,并进行了沥青结合料的常规性能试验、流变性能试验以及沥青混合料的高温性能试验、低温性能试验、力学性能试验。基于试验结果与数据分析,主要结论为:结合料与混合料高温性能指标之间基本上呈良好的线性相关性,但结合料的60℃黏度与混合料的高温性能指标之间不具有线性关系,而呈抛物线关系;结合料与混合料低温性能指标之间亦呈线性相关,但以延度作为生物沥青调和沥青低温性能评价指标的可行性有待进一步验证;与低温性能指标相比,结合料的针入度与混合料的高温性能指标之间的线性相关性更优,对于力学性能指标来说,针入度与抗压回弹模量之间线性相关性很好,而与劈裂强度之间则呈二次相关。

考虑老化的沥青结合料低温感温性指标

为了验证不同老化程度沥青结合料的针入度指数IP、当量脆点T1.2与SHRP低温弯曲梁流变指标间的关系,选取3种常用重交基质沥青进行薄膜烘箱试验和不同时长的压力老化容器老化,测定不同老化程度沥青在不同较高温度的针入度,得到针入度温度指数AlgP、K、IP和T1.2;测定不同较低温度60 s时的弯曲梁流变指标S、m,得到低温蠕变温度指数AlgS和Am。通过试验得出:随着老化程度的增加,沥青的感温性降低,温度稳定性增加,T1.2呈升高趋势;对不同老化程度的沥青而言,其较高温度下的针入度温度指标AlgP、K与较低温度下的低温蠕变温度指标AlgS、KlgS、Am、Km之间具有较好的相关性;中国“八五”攻关专题中建议的沥青低温性能评价指标IP和T1.2与SHRP建议的低温性能评价指标S和m之间具有较好的相关性。

增塑剂改性沥青路用性能试验研究

为了提高沥青结合料的柔韧性,借鉴增塑剂在塑料制品的成功应用,选用两种不同类型的增塑剂,研究其对沥青的改性效果.通过针入度、软化点、延度、黏度、测力延度和弹性恢复等试验对两种增塑剂改性沥青性能进行研究,并从沥青的感温性、高低温性能、弹性恢复和老化特性等方面对路用性能改善效果做出评价.试验结果表明,两种增塑剂对沥青低温柔韧性改善效果显著,同时对沥青结合料的感温性、弹性恢复和抗老化性也有一定的改善效果,但不利于沥青的高温稳定性;对比两种增塑剂改性沥青的路用性能,马来酸二辛酯的改性效果优于邻苯二甲酸二辛酯,且建议马来酸二辛酯最佳掺量值为3.0%.