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    國外關于路面開裂與道路灌縫膠性能的研究,有圖有數據

    信息來源:嘉格偉業 作者:REWAY時間:2020-3-13 8:00:00 瀏覽次數:-

    國外關于路面開裂與道路灌縫膠性能的研究,有圖有數據

    自20世紀90年代末以來,路面耐久性和開裂已成為瀝青路面的主要病害。在公路研究計劃(SHRP)之前,車轍是主要的問題。在集料質量、配合比設計和聚合物道路灌縫膠方面的改進幾乎消除了車轍問題?,F在是調查裂縫的時候了,接下來分享:國外關于路面開裂與道路灌縫膠性能的研究,有圖有數據。

    在過去的幾年里,關于路面裂縫的研究數量有了快速的增長。合作研究計劃(NCHRP)執行了許多項目,研究道路灌縫膠和混合料,旨在評估開裂性能。路面開裂是一個比車轍更復雜的問題。

    如前所述,較硬的道路灌縫膠和較好的骨料結構消除了大多數車轍問題。對于開裂,我們有多種類型的問題,是自上而下、自下而上、縱向、橫向還是塊狀開裂?每種類型的開裂都有不同的原因,并且可以有幾種修復方法。較硬的道路灌縫膠和較好的骨料結構隨著時間的增長變得更加堅硬和易碎,這使得開裂更依賴于道路灌縫膠的老化條件。車轍是早期壽命的困擾,因為當瀝青混合料第一次施工時,道路灌縫膠是更軟的,并且隨著時間的推移會變硬。在這種情況下,衰老有助于緩解問題。隨著路面開裂,道路灌縫膠的性能因老化而改變,它們變得更容易開裂。路面開裂的另一個原因與混合物中道路灌縫膠的量有關,使用更多的道路灌縫膠通常會減少路面開裂,但這會增加成本,并可能導致車轍問題重現。

    在過去的幾年里,已經進行了大量的研究來確定道路灌縫膠的哪些性能與路面開裂更相關。我們一直都知道有些道路灌縫膠比其他道路灌縫膠更不容易開裂,但是如何測量呢?許多早期的測試,如針入度和延展性,只關注道路灌縫膠的柔軟度。對于開裂,它被認為越軟越好。不幸的是,這些試驗不是在裂縫發生時老化的材料上進行的。此外,路面開裂與針入度和延展性之間也沒有很好的相關性。

    道路灌縫膠規范旨在解決開裂問題,彎曲梁流變儀(BBR)似乎在解決低溫橫向裂縫方面做得很好,但這并不能解決今天路面上出現的問題。DSR特性G*sinδ旨在解決耐久性問題,但尚未奏效。目前DSR要求與耐久性開裂的關系不大。這就是為什么正在進行一項廣泛的研究,試圖取代它。

    多年來,已經提出了幾個不同的參數來代替當前的DSR要求。所有這些參數都是利用我們現在擁有的相同測試設備從流變數據中開發出來的,但只是在不同的溫度下進行測試,并對數據進行不同的分析。

    2011年,美國瀝青協會(AI)作為FAA機場路面耐久性和開裂研究的一部分,評估了溫度變化ΔTc作為開裂的度量。這是由彎曲梁流變儀在兩個溫度下的S和m測量值確定的值。確定了剛度S滿足300MPa,m值滿足0.3的比溫度,這些溫度幾乎不一樣。這就是δ(Δ)的來源。從S的臨界值中減去m的臨界值,并確定ΔTc。Tc,S為-26.2,減去Tc,m為-25.9,得到-0.3ΔTc的值?,F場研究表明,差異越大、越負,路面越容易開裂。

    作為同一人工智能研究的一部分,還將DSR試驗確定的延性估算值與ΔTc進行了比較。該延性估算由A&M公司的Charles Glover開發。該延性工作基于這樣一種想法,即當瀝青在15°C下的延性為5cm時,路面開始開裂。Geoff-Rowe后來在一個新的參數Glover-Rowe值G*x(cosδ)2/sinδ中提供了一個根據DSR數據估算延性的簡化方程。為了計算Glover-Rowe參數,在15℃和0.005弧度/秒的頻率下測量了復合剪切模量(G*)和相位角(delta)。一些研究人員還將Glover-Rowe參數作為開裂指標進行評估。一些研究人員喜歡Glover-Rowe參數,因為它很容易繪制。Glover-Rowe參數也可以根據不同的老化條件確定。每個道路灌縫膠右側的較低值是從RTFOT老化開始的,然后是從左側的20小時和40小時PAV值。

    國外關于路面開裂與道路灌縫膠性能的研究,有圖有數據

    另一個用來評估道路灌縫膠老化的特性是R值或流變指數。R值是道路灌縫膠的玻璃模數對數減去相角為45°的模數對數。玻璃模量是指在低溫下,相角基本上為0°或幾乎完全彈性的模量。R值越大,老化的道路灌縫膠就越脆,容易開裂。這種特性通常需要在多種溫度和頻率下對道路灌縫膠進行更多的測試。

    交叉溫度是與路面開裂有關的另一個性質。這是相位角為45°時的溫度,在特定頻率下進行測試時,稱為TWC。歐洲的原始工作使用2.4 rad/s。美國NCHRP 9-58“再生劑對高RAS和RAP結合料比瀝青混合料的影響”的工作使用10 rad/s,以符合Superpave規范中使用的當前試驗程序。該值是瀝青結合料從粘性材料轉變為彈性材料時的溫度指示器。當材料變得有彈性時,溫度越低,道路灌縫膠就越不容易開裂。

    其他項目有更多的標準和變化。

    國外關于路面開裂與道路灌縫膠性能的研究,有圖有數據

    NCHRP 9-59,“將瀝青結合料疲勞性能與瀝青混合料疲勞性能聯系起來”,建議使用所列的幾種開裂性能,對其進行修改,使其更易于確定和改變溫度,以便更好地將其與氣候聯系起來。

    項目建議對Glover-Rowe參數GR=G*(cosδ)2/sinδ保持相同的計算,只是溫度和頻率不同。試驗頻率為10rad/s,而不是0.005rad/s,溫度不是標準的15°C,而是根據低溫等級進行變化;在22°C下進行-28級試驗,在25°C下進行-22級試驗。 R僅用低溫等級的BBR S和m估算,并計算為R=log(S/3000)/log(1-m)。不建議改變ΔTc計算。

    項目還就標準的限制提出了一些建議。對于Glover-Rowe參數,他們建議更大值為5000kPa,對于R值,它應該在1.5到2.5之間,對于ΔTc,建議更小值為-5。所有這些值的問題是,它們對于純道路灌縫膠都有很好的相關性,但是對于修改過的系統,事情開始變得模糊。對于改進后的系統,中間溫度范圍內的相角通常會有平坦點或溫度變化不大的區域。這種行為會影響不同參數的響應。

    為了探索NCHRP參數,對改性和未改性瀝青結合料進行了一項獨立研究。采用直接轉矩控制良好和較差的基層結合料生產聚合物改性結合料。純道路灌縫膠和改性道路灌縫膠的高溫等級和低溫等級盡可能接近。數據顯示。其中一個道路灌縫膠,良好的PG 64S-22,看起來它有不同的低溫等級,但實際上它只是錯過了-28標準,是在2度范圍內的其他道路灌縫膠。比較不同的標準是非常有趣的。好的和差的直接轉矩控制之間的差別非常大,基本上好的道路灌縫膠為0,差的道路灌縫膠為-5或-6??纯碦值,比較會變得有點模糊。R值顯示的差別不大。雖然劣質道路灌縫膠達到或接近推薦的高值2.5,但良好的64E-28道路灌縫膠在2.2也接近極限。相對值是Glover Rowe參數。好的PG 64E-28具有良好的ΔTc值和合理的R值,幾乎超過了5000 kPa的Glover-Rowe限值,而差的道路灌縫膠具有良好的Glover-Rowe值。這就說明了確定開裂標準和設置規范限制的復雜性。使用直接轉矩控制將表明其中兩種道路灌縫膠非常好,兩種很差。R值使這一點復雜化,但顯示出相同的趨勢,而Glover-Rowe值實際上與建議相反。

    Zui后一個復雜的因素是氣候和PG分級,特別是當在溫暖的氣候中使用較軟的道路灌縫膠時調整標準。在氣候等級為-16或-10的南方,使用-22級道路灌縫膠是很常見的。與使用的道路灌縫膠等級接近氣候溫度的地方相比,標準是否應該保持不變?如果應該調整,如何更好地調整它們?

    在過去幾年中,裂縫已成為路面更主要的病害。我們知道道路灌縫膠的性能對路面開裂有影響,但如何更好地確定這種影響仍然需要工作。我們不要忘記影響路面開裂的許多其他因素,如配合比設計、結構設計和施工實踐。路面開裂是一個非常復雜的機制,不太可能有一個簡單的解決辦法。

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