基于改进S-VECD模型的沥青胶浆疲劳寿命预估

为了分析沥青结合料和填料体积分数对沥青胶浆疲劳特性的影响,研究沥青胶浆应力-应变、材料完整性系数与强度损伤演化关系,计算沥青胶浆的疲劳作用次数,采用石灰石磨细矿粉、SK90和KL70基质沥青,分别制备4种不同填料体积分数的沥青胶浆。基于黏弹性连续损伤理论和疲劳破坏准则,建立了线性振幅扫描(LAS)试验沥青胶浆疲劳寿命预估模型(S-VECD),利用有限测试结果,预测在给定的加载历史中材料的损伤演化及疲劳寿命。同时,对沥青胶浆进行温度-频率扫描,根据时间-温度叠加原理和CAM模型,建立动态剪切模量主曲线,计算双对数坐标轴下频率-模量主曲线斜率和移位因子,作为疲劳寿命预估模型的输入参数。研究结果表明:填料的加入使沥青胶浆LAS应力-应变曲线峰值宽度减小,胶浆的应变依赖性增加;沥青胶浆的最大允许应变随填料体积分数增大呈现先增加后减小的趋势,且存在最佳体积分数;随着填料体积分数的增加,强度损伤参数S与材料完整性系数C~*曲线斜率的绝对值增大,材料破坏速度加快;在相同的温度和测试频率下,随着填料体积分数的增加,沥青胶浆的疲劳寿命减小;在相同的填料体积分数下,基质沥青的疲劳寿命越大,其对应的沥青胶浆疲劳寿命也越大;沥青与填料之间相互作用系数越大,沥青胶浆疲劳性能越好。     

冻融循环对沥青砂浆的力学损伤及寿命预估

为了探究冻融循环作用对沥青砂浆力学损伤性能的影响,文章对不同冻融次数的沥青砂浆与其添加外掺剂KS的砂浆进行压缩试验。以抗压试验数据为基础,建立冻融循环作用下沥青砂浆的损伤预测模型,分析冻融循环作用对砂浆的力学性能影响及预测其损伤演化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,2种砂浆的弹性模量和峰值应力均呈现下降趋势;在12次冻融循环作用下,添加KS砂浆的损伤度较未添加KS砂浆的损伤度降低11%,平均损伤变化率降低0.9%,前者的力学耐久性能优于后者;以冻融循环次数与损伤度为基础,建立了损伤寿命预测模型,其为西部季节性冻土地区沥青路面材料性能优化设计提供了一种新的思路。     

SBS改性沥青车辙因子的改进

分析了车辙因子G＊（sinδ）^-1用于评价沥青,特别是改性沥青高温性能的局限性,结合重复蠕变与恢复试验和Bouldin的模型假设,建立了改进型车辙因子G＊（sinδ）^-9,并通过一种基质沥青和4种丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物（SBS）制备4种SBS改性沥青的动态剪切流变（DSR）试验结果,分析比较了G＊（sinδ）^-9和G＊（sinδ）^-1评价SBS改性沥青高温性能的合理性,得出结论：G＊（sinδ）^-9比G＊（sinδ）^-1作为改性沥青高温评价指标更加合理.     

沥青材料的感温性分析

在分析现有沥青感温性指标的基础上，讨论了针入度指数的局限性，认为采用粘温指数[VTS]能够合理表征沥青在路面服务温度内的感温性。并建立了针入度和粘度的换算关系，通过3种沥青实例计算了其[VTS]，再分析了计算模型的局限性和改性措施。结果表明，通过采用动态剪切流变仪或针入度试验结果换算出沥青粘度，来求算[VTS]是可行的。     

纤维沥青混合料马歇尔试验

近年来 ,纤维沥青路面得到了广泛应用 ,但在设计与施工中却存在许多问题 ,对其推广应用不便。为了便于设计与施工控制 ,通过对不同纤维类型、纤维长度、细度及纤维用量的沥青混合料马歇尔试验研究 ,分析了纤维对沥青混合料马歇尔试验结果影响的原因 ,从而得到了纤维沥青混合料马歇尔指标的变化规律 ,为纤维沥青混合料设计与施工提供了依据 ,为大面积使用该路面结构提供了便利条件。     

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。     

纤维沥青混合料的低温抗裂性能

从不同纤维的微观特性和纤维沥青胶浆的沉锤试验出发，通过3种级配的纤维沥青混合料低温弯曲蠕变试验，分析了纤维和级配对沥青混合料低温抗裂性能的影响，并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了剖析。结果表明，纤维的加入可明显提高沥青混合料的低温抗裂性能，其中聚酯纤维的作用效果最为显著。     

颜料对聚合物水泥砂浆性能的影响

向聚合物水泥砂浆中掺入氧化铁颜料制备彩色聚合物水泥砂浆,研究了不同颜料及其掺量的变化对聚合物水泥砂浆力学性能、工作性能和粘结强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)表征了彩色聚合物水泥砂浆的微观组织形貌。结果表明：颜料会一定程度降低聚合物砂浆的抗折、抗压强度,且颜料掺量为5%时,对聚合物砂浆的抗折、抗压强度影响显著,随着颜料掺量的逐渐增加,聚合物砂浆的抗折、抗压强度呈现先增加后平缓的趋势;聚合物砂浆的流动度和粘结强度随颜料掺量的增加而减小;SEM测试结果表明颜料一方面会包裹水泥颗粒,阻碍水泥水化,降低彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度,但另一方面颜料能有效填充聚合物砂浆空隙,改善密实度,提高聚合物砂浆的抗折、抗压强度。     

王小雯 熊 锐 刘子铭 孙仕伟 杨竟择 陈华鑫

复掺磁铁矿粉和活性碳粉制备掺和料沥青胶浆,通过动态剪切流变试验(DSR)和布氏粘度试验,对比研究7组不同复掺比例的沥青胶浆高温流变特性,分析了复掺比例、试验温度和荷载作用频率等对沥青胶浆高温车辙因子、复数剪切模量、相位角和布氏粘度的影响规律。结果表明：活性炭粉在提高复掺沥青胶浆高温稳定性的同时,亦增加其粘度,建议其最佳掺配比例范围为60～80%;磁铁矿粉与活性碳粉的复掺改性作用对沥青胶浆的相位角影响较小;高温条件下,当磁铁矿粉/活性碳粉复掺比例降低时,沥青胶浆的温度敏感性逐渐减弱。     

SBS改性沥青老化后的动态力学性能

为了研究老化对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青动态力学性能的影响,通过1种基质沥青和4种SBS改性沥青的常规试验和动态剪切流变试验(DSR),分析比较了原样沥青、旋转薄膜烘箱(RTFO)老化沥青和压力老化(PAV)沥青的试验结果.研究表明:常规试验难以反映改性和非改性沥青老化后性能的差异;DSR试验则可准确地描述老化作用对改性沥青性能的影响.通过傅立叶转换红外线光谱(FTIR)试验和胶凝渗透色谱法(GPC)试验分析了SBS改性沥青的老化机理,表明SBS改性沥青的老化是由基质沥青的氧化硬化和SBS老化降解共同作用的结果,且DSR试验更能揭示聚合物改性沥青的老化特点.