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透水性路面高粘改性沥青结合料材料组成与性能研究

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透水性路面高粘改性沥青结合料材料组成与性能研究

作者：祝斯月长安大学

学位级别：硕士

透水性沥青路面具有改善道路行车安全性、提高行车舒适性、减少交通噪声等优点，近年来引起道路工作者的普遍关注。高粘改性沥青是透水性沥青路面重要组成材料，其品质的好坏直接影响到透水性沥青路面性能的优劣，因此高粘改性沥青正逐... 详细信息

透水性沥青路面具有改善道路行车安全性、提高行车舒适性、减少交通噪声等优点，近年来引起道路工作者的普遍关注。高粘改性沥青是透水性沥青路面重要组成材料，其品质的好坏直接影响到透水性沥青路面性能的优劣，因此高粘改性沥青正逐步成为高性能改性沥青研究的热点问题之一。按照透水性路面高粘改性沥青的技术要求，分析了透水性路面高粘改性沥青的材料组成特点，以60℃动力粘度、粘韧性为重要评价指标，辅以延度、针入度和软化点等常规指标，研究了基质沥青、SBS、稳定剂、相容剂类型及剂量对高粘改性沥青各指标的影响规律，从而确定了最优的改性剂掺量。在特定的改性工艺下，制备了一种适用于透水性沥青路面且性能优异的高粘改性沥青。选取TPS高粘沥青、SBS改性沥青作为对照组，通过针入度指数、针入度粘度指数、粘温指数对三种沥青的感温性能进行研究，结果表明自主研制高粘改性沥青温度敏感性低。通过软化点差法、车辙因子法对自主研制高粘沥青的存储稳定性进行研究，该沥青的软化点差能满足规范要求，且上下离析率较小;采用旋转薄膜老化、压力老化试验对三种沥青的老化性能进行研究，表明该沥青经过长期老化后仍然具有较高的粘度，抗老化性能较好;采用动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪对该沥青和其它四种常用沥青进行高温、中温、低温的流变性能研究，自主研制的高粘改性沥青有着较好的高温稳定性、低温抗裂性以及抗疲劳性能，建议采用零剪切粘度作为高粘改性沥青的控制指标。对自主研制的高粘沥青进行混合料的配合比设计，并与采用TPS高粘沥青、SBS改性沥青的透水性沥青混合料的路用性能进行对比。结果表明：自主研制高粘沥青和TPS高粘沥青混合料能够满足透水性沥青路面的规范要求，且与其它两种沥青混合料相比，自主研制高粘沥青混合料在高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等各方面性能更为突出。

关键词：透水性沥青路面高粘改性沥青沥青混合料路用性能

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分离式水泥混凝土加铺层设计

中外公路 2013年第4期33卷 75-79页

作者：祝斯月秦先涛长安大学材料科学与工程学院陕西西安710064 长安大学公路学院

分离式水泥混凝土加铺层是旧水泥路面加铺改造的常见措施之一。从加铺层厚度设计、隔离层设计、缝距设计和传力杆设计4个方面介绍了分离式混凝土加铺层的设计方法。提出了隔离层选择方法、缝距设计公式,以及普通传力杆和可变间距传力杆... 详细信息

分离式水泥混凝土加铺层是旧水泥路面加铺改造的常见措施之一。从加铺层厚度设计、隔离层设计、缝距设计和传力杆设计4个方面介绍了分离式混凝土加铺层的设计方法。提出了隔离层选择方法、缝距设计公式,以及普通传力杆和可变间距传力杆设计方法。可为分离式水泥混凝土加铺层设计和施工提供理论依据和参考方法。

关键词：道路工程分离式水泥混凝土加铺层设计方法

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水泥乳化沥青复合材料粘弹性能的依时性研究

材料导报 2014年第16期28卷 121-125,151页

作者：秦先涛祝斯月豆怀兵陈拴发长安大学公路学院西安710061 长安大学材料科学与工程学院西安710061 长安大学交通铺面材料教育部工程研究中心西安710061

为研究水泥乳化沥青复合胶凝材料粘弹性能随时间的变化规律,采用动态剪切流变仪对不同配比复合胶凝材料在不同养护龄期时的60℃复数模量和相位角进行频率扫描试验。分析结果表明:水泥乳化沥青复合胶凝材料的粘弹性具有显著的依时性。沥... 详细信息

为研究水泥乳化沥青复合胶凝材料粘弹性能随时间的变化规律,采用动态剪切流变仪对不同配比复合胶凝材料在不同养护龄期时的60℃复数模量和相位角进行频率扫描试验。分析结果表明:水泥乳化沥青复合胶凝材料的粘弹性具有显著的依时性。沥青与水泥质量比(A/C)较低的复合胶凝材料强度发展过程明显快于高A/C比的复合胶凝材料,且以2d内的增长幅度最大。两种低A/C比的复合胶凝材料相位角随频率增大而显著增大,且养护龄期越长,这种增长趋势越明显。综合比较可知,低A/C比时,复合胶凝材料的复数模量和相位角均有显著的变化,增强了低频时的弹性特征和高频时的粘性特征,即材料在高、低温时具备更好的粘弹性表现。

关键词：水泥乳化沥青复合材料粘弹性能复数模量相位角依时性

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水泥乳化沥青复合胶凝材料动态力学性能

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2015年第2期47卷 250-254页

作者：秦先涛陈拴发祝斯月李鑫豆怀兵长安大学公路学院西安710064 长安大学材料科学与工程学院西安710061 长安大学交通铺面材料教育部工程研究中心西安710061

研究了不同水泥含量(C/A为0.8、1.0和1.2)的水泥乳化沥青复合胶凝材料(CECM)7d龄期的动态力学性能.采用动态剪切流变仪,对不同复合材料分别在40℃~80℃、0.0159Hz^15.9Hz环境下进行温度扫描试验和频率扫描试验,获得了不同温度和频率下... 详细信息

研究了不同水泥含量(C/A为0.8、1.0和1.2)的水泥乳化沥青复合胶凝材料(CECM)7d龄期的动态力学性能.采用动态剪切流变仪,对不同复合材料分别在40℃~80℃、0.0159Hz^15.9Hz环境下进行温度扫描试验和频率扫描试验,获得了不同温度和频率下复数模量和相位角的变化规律,以及不同温度时的疲劳性能指标.基于时-温等效原理建立了50℃时不同复合材料的相位角主曲线.结果表明:随着温度的升高,复数模量显著减小,相位角线性增加,粘性特征增强.与矿粉相比,水泥的加入明显地改变了复合材料的粘弹性比例.CECM在相对低频区域具有较好的抗变形能力,且C/A越大,抗变形能力越强,但疲劳性能指标随之降低.相位角主曲线表明在广泛的荷载频率范围内CECM仍具有优异的动态力学性能.研究结果为水泥乳化沥青复合胶凝材料设计和优化提供了参考.

关键词：道路工程水泥乳化沥青复合胶凝材料动态力学性能复数模量相位角主曲线

沥青路面矿物纤维复合阻燃材料及其热重行为研究

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公路交通科技 2013年第12期30卷 7-14页

作者：秦先涛陈拴发祝斯月李祖仲长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学材料科学与工程学院陕西西安710061 长安大学交通铺面材料教育部工程研究中心陕西西安710061

为了确定沥青路面矿物纤维复合阻燃材料（M—FR）中MiberⅢ纤维和复合阻燃剂合适的复配比例，采用极限氧指数法，对比研究MiberⅢ型矿物纤维的阻燃特性，分析其掺量对沥青胶浆极限氧指数（LOI）的影响规律；并研究阻燃剂掺量对沥青LOI... 详细信息

为了确定沥青路面矿物纤维复合阻燃材料（M—FR）中MiberⅢ纤维和复合阻燃剂合适的复配比例，采用极限氧指数法，对比研究MiberⅢ型矿物纤维的阻燃特性，分析其掺量对沥青胶浆极限氧指数（LOI）的影响规律；并研究阻燃剂掺量对沥青LOI和针入度、软化点、延度的影响；进而采用正交试验确定Miberm纤维和阻燃剂合适的复配比例。结果表明：沥青胶浆的LOI随MiberⅢ纤维掺量增加呈“S形”增长趋势，且其掺量宜在10％-15％之间；沥青胶浆的LOI随阻燃剂掺量增加呈线性增长趋势，且阻燃剂对沥青3大指标影响均比较显著，其掺量宜小于8％；在两者适宜的掺量范围内，MiberⅢ型矿物纤维复合阻燃材料（M—FR）中两者合适的复配掺量为15％和6％。此外，利用热重、差示扫描量热试验（TG—DSC）分析了掺矿物纤维复合阻燃材料后沥青胶浆的热重行为。

关键词：道路工程矿物纤维复合阻燃材料极限氧指数 MiberⅢ矿物纤维热重行为

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基于重复蠕变试验的阻燃沥青胶浆高温性能

公路交通科技 2015年第2期32卷 21-27页

作者：秦先涛祝斯月李祖仲陈拴发长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学材料科学与工程学院陕西西安710061 长安大学交通铺面材料教育部工程研究中心陕西西安710061

采用重复蠕变试验,利用Burgers模型对各沥青胶浆的蠕变过程进行模拟,从胶浆的蠕变劲度黏性成分Gv、累积应变γacc和蠕变柔量等方面分析了不同阻燃沥青胶浆的高温性能表现。结果表明:纤维和复合阻燃剂的加入均会增大阻燃沥青胶浆的Gv并... 详细信息

采用重复蠕变试验,利用Burgers模型对各沥青胶浆的蠕变过程进行模拟,从胶浆的蠕变劲度黏性成分Gv、累积应变γacc和蠕变柔量等方面分析了不同阻燃沥青胶浆的高温性能表现。结果表明:纤维和复合阻燃剂的加入均会增大阻燃沥青胶浆的Gv并降低γacc,3种复配比例的阻燃沥青胶浆中M-FR1和M-FR2的Gv值相等且最大;而MFR1沥青胶浆的γacc最小;其次是M-FR2。这两种阻燃沥青胶浆高温性能均要优于常规掺量下的木质素纤维沥青胶浆。蠕变柔量分析结果表明,M-FR2阻燃沥青胶浆的瞬时弹性变形柔量JE和延迟弹性变形柔量JC占总柔量的百分比之和最大,高温抗变形能力最强。综合各阻燃沥青胶浆的蠕变力学特性,推荐复合阻燃材料的最优复配比例为15%矿物纤维+6%复合阻燃剂(即M-FR2)。

关键词：道路工程阻燃沥青胶浆重复蠕变试验蠕变劲度的黏性成分累积应变蠕变柔量

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砂粒式超薄沥青混凝土粗集料骨架特性

材料导报 2015年第2期29卷 133-137页

作者：祝斯月陈拴发豆怀兵李鑫秦先涛长安大学材料科学与工程学院西安710061 长安大学交通铺面材料教育部工程研究中心西安710061 长安大学公路学院西安710064

为了研究砂粒式超薄沥青混凝土级配的骨架特性,采用逐级填充试验,以粗集料间隙率（VCA）、加州承载比（CBR）和最大贯入荷载（MPL）为指标,分析了不同粗集料组合方式对砂粒式超薄沥青混凝土骨架密实性以及骨架强度的影响,探讨了CBR、MP... 详细信息

为了研究砂粒式超薄沥青混凝土级配的骨架特性,采用逐级填充试验,以粗集料间隙率（VCA）、加州承载比（CBR）和最大贯入荷载（MPL）为指标,分析了不同粗集料组合方式对砂粒式超薄沥青混凝土骨架密实性以及骨架强度的影响,探讨了CBR、MPL用于评价干混集料骨架强度的适应性,并结合均匀设计和灰关联熵分析法确定了影响粗集料骨架特性的关键筛孔,进而推荐了各档粗集料含量的范围。结果表明,最大贯入荷载能很好地反映集料抵抗外界荷载的能力,适合作为砂粒式超薄沥青混凝土骨架强度的评价指标;2.36mm、1.18mm筛孔上集料含量对VCA和MPL的影响显著;三档粗集料含量的推荐范围分别为8.3%-16.3%;78.6%-82.6%;5.1%-9.1%。

关键词：道路工程砂粒式超薄沥青混凝土逐级填充试验均匀配方设计灰关联熵最大贯入荷载

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基于灰关联熵分析法的高粘改性沥青关键指标

材料科学与工程学报 2014年第6期32卷 863-867页

作者：祝斯月陈拴发秦先涛李祖仲长安大学材料科学与工程学院陕西西安710061 长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学交通铺面材料教育部工程研究中心陕西西安710061

为了研究高粘改性沥青关键指标对排水沥青混合料性能的影响,选取SBS改性沥青、TPS高粘改性沥青和自主研制高粘改性沥青,采用灰关联熵分析法,分析了高粘改性沥青多种指标对排水沥青混合料高温抗车辙能力和抗水损害能力的影响。结果表明:... 详细信息

为了研究高粘改性沥青关键指标对排水沥青混合料性能的影响,选取SBS改性沥青、TPS高粘改性沥青和自主研制高粘改性沥青,采用灰关联熵分析法,分析了高粘改性沥青多种指标对排水沥青混合料高温抗车辙能力和抗水损害能力的影响。结果表明:高粘改性沥青混合料的动稳定度和劈裂强度比分别为SBS改性沥青混合料的2倍和1.2倍,因此能显著增强排水沥青混合料的高温以及水稳性能。沥青的零剪切粘度与混合料动稳定度的灰熵关联度为0.983,对排水沥青混合料的高温性能影响最大;沥青的粘韧性、韧性与混合料劈裂强度比的灰熵关联度分别0.991和0.989,对排水沥青混合料的水稳性能影响显著。建议采用沥青的60℃零剪切粘度、粘韧性和韧性作为评价高粘改性沥青的关键性指标。

关键词：道路工程排水沥青混合料高粘改性沥青关键指标灰关联熵

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高黏改性沥青胶浆黏弹性力学行为分析

科学技术与工程 2020年第31期20卷 13015-13020页

作者：祝斯月臧濛廖梦回秦先涛武汉轻工大学土木工程与建筑学院武汉430032 武汉理工大学交通学院武汉430070

为了研究高黏改性沥青胶浆的黏弹力学性能,采用动态剪切流变仪对三种改性沥青在五种粉胶比下制备的15种改性沥青胶浆进行动态剪切流变试验,分析其黏弹力学指标随温度、荷载的变化规律。结果表明:矿粉能够劲化沥青胶结料,提高胶浆的高温... 详细信息

为了研究高黏改性沥青胶浆的黏弹力学性能,采用动态剪切流变仪对三种改性沥青在五种粉胶比下制备的15种改性沥青胶浆进行动态剪切流变试验,分析其黏弹力学指标随温度、荷载的变化规律。结果表明:矿粉能够劲化沥青胶结料,提高胶浆的高温抗变形能力;增大沥青的零剪切黏度可以有效提高沥青胶浆的车辙因子,降低温度敏感性,提高高温抗变形能力;在较高频率下,两种高黏改性沥青胶浆的复数剪切模量随粉胶比的增幅要远大于普通改性沥青胶浆,在粉胶比大于1.2后这种现象尤为突出,因此,从低温性能考虑使用高黏改性沥青时粉胶比不宜大于1.2。

关键词：道路工程高黏改性沥青胶浆黏弹性温度扫描频率扫描