沥青针入度指数的研究

回顾了针入度指数P1的历史，探讨了P1的应用基础和适用范围，P1应用基础是沥青的针入度的对数与相应的温度之间存在线性关系的这一假设，中国的规范中P1是根据一个不同温度下的针入度回归出来的，不同于欧洲的计算方法；通过实验与分析发现，如果根据中国的规范方法计算P1，P1受是否预冷、温度及温度个数等因素的影响，针入度在允许误差范围内的变化会引起P1更大的波动，回归时很高的相关系数并不能说明由试验数据回归的P1是可信的，由于改性沥青的针入度的对数与相应的温度之间不再是线性关系，P1用于评价改性沥青的感温性能有一定的局限性．     

废旧橡胶粉改性沥青感温性的评价

采用高剪切工艺,备了三种废旧橡胶粉改性沥青;利用针入度指数法评价了改性沥青的感温性,采用当量软化点、当量脆点、4℃延度评价了改性沥青的高温稳定性和低温稳定性。结果表明,改性沥青的感温性得到很大程度的改善,当量软化点提高约7℃,当量脆点降低（8-10）℃,4℃延度提高20cm,说明废旧橡胶粉对沥青的感温性改性效果显著。     

橡胶粉改性沥青感温性能研究

在分析胶粉改性沥青机理的基础上,通过改变胶粉掺量、细度及制备温度,分析改性沥青软化点变化情况,研究胶粉改性沥青的感温性能。研究表明：胶粉掺量越多,改性沥青针入度越大,胶粉细度越细,改性沥青针入度越大,制备温度越低,改性沥青针入度越小;合适的胶粉掺量、胶粉细度及制备温度,改性沥青能够取得良好的感温性能。     

应用DSR评价改性沥青高温区域的感温性

为了评价改性沥青高温区域的感温性,应用DSR对未老化和经过RTFO短期老化的改性沥青试样分别进行了温度扫描试验。测试高温条件下的G*/sinδ,通过线性回归计算得到感温性指标GTS,并与针入度-温度感应性系数A进行对比分析。结果表明:与A相比,GTS可更准确地评价改性沥青在高温区域的感温性。以GTS作为感温性指标对未老化和经过RTFO短期老化的改性沥青试样的评价结果基本一致,但后者的线性回归相关系数明显大于前者,更有利于实际工程应用。     

老化沥青常应力疲劳演化规律分析

为评价老化沥青的疲劳性能,采用动态剪切流变仪(DSR),在应力控制模式下对经延时薄膜烘箱加热试验(RTFOT)老化的70#基质沥青和SBS改性沥青进行了重复加载试验,通过复数剪切模量(G*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)随荷载作用次数的变化,分析了老化沥青疲劳性能演变规律,对比了不同方法确定的老化沥青疲劳寿命。结果表明:通过G*、DR、DER随加载次数变化关系,可将老化沥青疲劳破坏过程分为荷载适应、损伤累积和加速破坏3个阶段,3种方法确定的沥青疲劳寿命相差不大;沥青老化后G*增大,老化对70#基质沥青的影响大于SBS改性沥青,不同老化程度下,70#基质沥青耗散能变化规律相同,SBS改性沥青耗散能变化与沥青老化程度有关。短期老化条件下,沥青老化程度越深,在应力控制模式下疲劳寿命越长。     

沥青指标对排水性沥青混合料性能的影响

为了分析沥青指标对排水性沥青混合料路用性能的影响,采用4种有代表性的改性沥青作为排水性沥青混合料的胶结料成型排水性混合料试件进行耐久性、强度性能、高温稳定性以及表面功能特性研究,并将试验结果与沥青指标进行对比分析.研究结果表明:60℃绝对粘度越大,排水性沥青混合料的抗老化性能及高温稳定性越好;复数剪切粘度越大,排水性沥青混合料马歇尔稳定度越大;粘韧性越大,排水性沥青混合料的劈裂强度和抗压强度越高;胶结料类型对排水性沥青混合料表面功能特性影响较小.60℃绝对粘度、复数剪切粘度及粘韧性应该作为排水性沥青混合料胶结料选择的关键指标.     

纤维和矿粉对沥青胶浆性能的影响

为了研究纤维和矿粉对沥青胶浆性能的影响，采用动态剪切流变仪（DSR）和弯梁流变仪（BBR）对纤维、矿粉和沥青三者组成的沥青胶浆的高、低温性能进行了研究，分析了粉胶比和纤维用量变化对沥青胶浆性能的影响。结果表明，提高粉胶比、增加纤维用量使沥青胶浆的高温性能改善，但会使低温性能有所降低；矿粉和纤维两种材料具有不同的作用机理，采用纤维取代部分矿粉可取得沥青混合料高、低温性能均改善的效果，是解决沥青混合料高、低温性能难以兼顾的有效途径。     

道路石油沥青动态热机械分析研究

为了避免针入度分级的不足,本文应用动态热机械分析仪（DMA）测量了道路石油沥青在正弦菏载作用下存储模量和相位角δ随温度的变化情况,试验数据表明,标号小的沥青如果其-30℃模量E1和温度敏感性指标△E/△t小,则其低温抗裂性好,而不同于按针入度分级得到的结论,标号小的沥青低温性能差,这个结论与最新研究成果当量脆点t1.2和针入度指数PI的试验结果相一致,由此可以说明,动态热机械分析仪（DMA）能够确定沥青的低温性能和温度敏感性,为沥青的正确选用提供依据。     

SBS改性沥青低温粘度的动态剪切流变测试方法

根据动态剪切流变仪试验原理,建立了沥青的复数模量G*、相位角δ与复数粘度η*动力粘度η′之间的相互关系.通过1种基质沥青,4种聚苯烯苯乙烯聚苯烯(SBS)改性剂制备的7种改性沥青的动态力学试验,得出了不同掺量、不同改性剂类型对动力粘度η′的影响规律,通过60℃粘度实测值与预估值η′=sin δ-4.862 8G*/ω的比较,证明了用动态剪切流变仪测试沥青和改性沥青的低温粘度的可行性.     

排水性沥青混合料强度影响因素分析

为了提高排水性沥青混合料的强度,采用马歇尔稳定度评价了6.7mm筛孔通过率、空隙率、纤维添加剂以及胶结料对排水性沥青混合料强度的影响,并采用劈裂强度和抗压强度进一步评价胶结料类型和目标空隙率对其强度的影响.研究表明,沥青的各指标中复数粘度η*与排水性沥青混合料60℃马歇尔稳定度有很好的相关性,沥青粘韧性与排水性沥青混合料的抗压强度和劈裂强度有很好的相关性,降低排水性沥青混合料的目标空隙率可以明显提高其强度性能,纤维添加剂及6.7mm筛孔通过率对排水性沥青混合料的强度影响很小.     

沥青混合料水稳定性评价方法研究

分析比较了4种评价沥青混合料水稳定性评价方法即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、沥青路面分析仪浸水车辙试验和朱丽叶试验的优缺点和试验条件．从试件性能的稳定性、试验模拟的环境条件、评价指标的有效性而言，沥青路面分析仪浸水车辙试验最好，朱丽叶试验次之，冻融劈裂试验第三，而浸水马歇尔试验最差．但从试验方法的可操作性而言，沥青路面分析仪浸水车辙试验最差．通过不同评价指标的相关性分析，研究不同试验方法内在区别和联系，从而为实际工程运用提供一些参考．     

SBS改性沥青粘温指数的测试与分析

对5种SBS改性沥青分别进行动态剪切试验和针入度试验,应用计算模型和回归分析法计算粘温指数(VTS),并对评价结果进行对比分析.结果表明:采用动态剪切试验数据回归分析得到的粘温指数VTSlg(lgη*)-lgt可较准确地评价SBS改性沥青的温度敏感性,在有限样本条件下回归方程的相关系数均达到0.995.研究结果可为工程实践中合理选择改性沥青提供参考.     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

掺PR添加剂沥青混合料的高温性能评价方法

选用车辙试验、单轴贯入试验和恒定高度莺复剪切试验(RSCH)来进行掺PR添加剂沥青混合料的高温性能评价方法研究.车辙试验结果表明,在区分PR.S(PR plast S)和PR.M(PR flex module)两者对混合料高温性能的影响时,动稳定度和车辙深度的背离导致其无法确定.采用单轴贯入试验得到的极限抗剪强度和RSCH得到的k_1,k_2,n和γ4个参数作为掺加PR添加剂混合料的高温性能评价指标,得到了相同的结论,能很好地进行其高温性能的评价.RSCH的4个参数不仅能表征出掺加PR添加剂混合料的高温抗剪能力,而且能很好地表征混合料发生剪切破坏各个阶段的剪切应变发展情况,充分反映了混合料的破坏机理.     

基于单轴贯入试验的沥青混合料抗剪性能影响因素分析

为了确定沥青品种及用量、级配类型、公称最大粒径和孔隙率等因素对沥青混合料抗剪性能的影响,采用了单轴贯入试验分析。得出了各项因素对沥青混合料抗剪性能的影响规律。结果表明,采用改性沥青后混合料抗剪强度可提高22%~25%;2.36 mm筛孔通过率为35%,0.075 mm筛孔通过率为5.5%时混合料抗剪强度达到最大值;沥青混合料抗剪强度与公称最大粒径具有线性相关性,增大混合料粒径有助于提高其抗剪强度。     

基于数字图像处理的沥青混合料细观力学分析

沥青混合料是一种典型的非均质材料,主要由集料,胶浆和孔隙组成。内部细观结构在很大程度上控制了它们的宏观力学行为。数字图像处理技术的发展,为材料细观结构的精确量测和数字表述提供了有效手段,被应用于沥青混合料细观结构的有限元建模。基于数字图像处理技术对间接拉伸试验（IDT）进行有限元模拟,数值模拟的结果与实际试验的结果吻合性很好,说明了数字图像处理技术是一种非常有效的有限元建模手段。     

沥青混合料铺筑温度场的有限差分仿真模型

为确定热态沥青混合料在特定条件下的铺筑温度场,建立了铺筑温度场的一维非稳态仿真模型。仿真模型采用有限差分隐式格式,取静态定值气温、风速、太阳辐射、表面洒水量、下承层初始温度场以及下承层材料热物性参数,每隔一时间步长而变化一次的表面传热系数、有效辐射、铺层材料导热系数和比热容,随前三次碾压每次非连续变化一次的铺层材料密度。从而将求解一维非稳态铺筑温度场转化为用数学工具求解沿铺层厚度方向任意位置处每隔一定时间间隔的温度值。结果表明:经仿真模型验证,确定了仿真模型的准确度和可信度。     

木质素改性沥青温度敏感性分析

为探究不同掺量木质素改性沥青的温度敏感性,采用基于针入度试验及动态剪切流变试验的温度敏感性评价方法,对经过短期老化前后不同木质素掺量的沥青试样进行了评价与分析。结果表明：木质素的掺入可有效降低基质沥青温度敏感性;采用复数指数法（CNI）评价木质素改性沥青温度敏感性更具优势,主要是木质素的掺入提高基质沥青的储存模量（G′）,增加沥青弹性部分;相比于基质沥青,短期老化对于木质素改性沥青而言,并不是加快老化进程,而是使得木质素与沥青进一步增容的物理变化过程。为木质素改性沥青制备工艺确定与高温温度性评价进一步研究提供了参考。     

考虑温度荷载的机场沥青道面复杂应力状态研究及性能评估

飞机在跑道上进行低速滑行转弯时,对道面同时作用竖向力与水平推力,同时温度也是影响机场沥青道面结构特性的主要因素之一。在此道面区域有竖向力、水平力和温度共同作用,从而加重了沥青道面的损坏并影响其运行安全。针对此问题,利用有限元软件ABAQUS建立机场沥青道面结构的温度场分析模型及温度与复杂荷载耦合分析模型,分析东北和华北地区不同气候条件下道面结构内部温度场的变化规律。华北、东北地区气候条件下,随着道面结构深度的增加,温度变化由剧烈趋于平缓,较之跑道表面其下每层最高温度不断延后;进而开展跑道转弯区和直线区复杂应力与温度耦合作用下沥青道面结构内部应力状态及变形规律分析。分析表明,在转弯区和直线区道面中面层底部剪应力大于上面层底部及下面层底部,面层竖向应力随深度衰减;随着荷载作用次数的增加,竖向变形量与剪切强度前期增加较快,尤其是在道面出现中等损坏之前增加最快,中等损坏后直到严重损坏两者增加均变缓。进一步,设计模型试验模拟沥青道面在复杂应力与温度耦合作用下的受力状态,获得道面结构剪切强度及其变形规律,与上述数值分析结果相一致。在上述数值分析和试验研究基础上,提出基于道面结构应力和变形的道面性能评估量化指标。