沥青稳定碎石基层厚度对其动态力学性能的影响研究

选定2种常用沥青稳定碎石基层混合料,采用大马歇尔实验法确定其最佳沥青用量.依据最佳沥青用量,以2.0、2.5、3.0倍最大公称粒径高度成型试件,进行动态贯入蠕变试验和间接拉伸疲劳试验,分析不同试件高度对动态贯入蠕变模量和疲劳寿命的影响.试验结果表明,2种沥青稳定碎石基层混合料在80mm左右厚度能获得较高的动态贯入蠕变模量和疲劳寿命.因此,对于沥青稳定碎石单层摊铺厚度推荐在80mm左右,这将获得良好的路用性能.     

单轴贯入试验试件高度对沥青混合料剪切强度的影响

将AC-13,AC-16和AC-20等3种沥青混合料制备成不同厚度的车辙板芯样试件,采用28.5 mm压头进行了单轴贯入试验,研究了不同试件高度对沥青混合料的抗剪强度性能的影响。结果表明:当3种沥青混合料试件高度分别等于或大于5 cm,6 cm和7 cm时,抗剪强度和剪切应变趋于常数,不再受试件高度变化的影响。结论是所研究的3种级配沥青混合料,将单轴贯入试验的试件厚度采用车辙试验确定出的与最大公称粒径相匹配的结构层厚度是合理的。     

沥青混合料细观力学数值分析

为了分析细观状态下沥青混合料的力学性能,从沥青混合料的细观尺度出发,利用质量比与比表面积不变的原则配置试件,将粒径小于4.75mm的骨料视为基体材料,利用CT扫描及图像处理技术得到混合料试件的骨料分布,对预先设定配合比的沥青混合料试件进行强度试验,得到沥青混合料强度及数值模型的参数;在ABAQUS软件中用弹性模型模拟沥青混合料二维数值路面结构在荷载作用下的变形,并对弹性状态下路面细观二维数值模型与均质模型进行对比。结果表明:路面细观二维数值模型与均质模型数值分析结果接近,同时实验结果与数值模拟的相对误差在10%以内,说明数值模型能够对路面结构受力情况进行比较准确的模拟,验证了细观状态下分析路面受力情况的有效性。     

贯入剪切试验评价沥青混合料高温性能的研究

沥青路面的主要组成材料是沥青混合料,因此沥青混合料高温性能的好坏直接关系着沥青路面的高温抗车辙能力。大量的调查和试验研究表明:沥青路面车辙是由于沥青混合料高温抗剪切强度不足引起的。本文采用AC16,SAC16和SMA16三种不同的沥青混合料进行贯入剪切试验,对实验数据进行分析,结果表明贯入剪切试验可以有效的评价沥青混合料的高温性能。     

非均质沥青混合料劈裂试验全过程数值模拟

为了分析非均质特性对沥青混合料劈裂试验的影响,应用真实破裂过程分析系统,全过程模拟了考虑均质度影响的沥青混合料劈裂试验,并假定沥青混合料强度参数符合Weibull分布,分析了劈裂过程中应力分布状态和裂纹分布状态,同时对AC-10沥青混凝土马歇尔试件进行了劈裂试验,模拟了劈裂破坏过程.结果表明:裂纹状态随均质度的减小趋向离散,高均质度的试件劈裂裂纹状态更具有规则;受非均质基元体随机分布的影响,试件劈裂过程中的应力分布呈现出多峰值现象;马歇尔试件的数值试验和物理试验具有相同的劈裂过程.     

LB-10型冷补沥青混合料的制备及性能

为研究沥青冷补液各组分变化对冷补沥青混合料性能的影响,制备了冷补液组分设计不同的LB-10型冷补沥青混合料,研究了不同抗剥落剂掺量、沥青与柴油比例、冷补剂掺量对其施工和易性、马歇尔性能与水稳定性的影响规律.研究发现,随着抗剥落剂掺量的增加,混合料的贯入强度与马歇尔稳定度逐渐增大,柴油挥发率逐渐减小;而浸水残留稳定度呈先增加再减小的规律,在抗剥落剂掺量为0.36％时达到最高,为89.2％.随着沥青与柴油比例的增大,混合料贯入强度与浸水残留稳定度逐渐增大,且当沥青与柴油比例大于80:14后,混合料马歇尔稳定度明显增强,高于7 kN,但施工和易性下降.随着冷补剂掺量的增加,混合料贯入强度逐渐增大,而柴油挥发率、马歇尔稳定度与浸水残留稳定度随掺量的增加呈先减小再增加的规律,在掺量为1.7％时浸水残留稳定度达到最高,为89.6％.综合考虑冷补沥青混合料的施工和易性,马歇尔性能及水稳定性,应控制冷补液中沥青与柴油比例为78:20,冷补剂掺量为1.7％,抗剥落剂掺量为0.36％.     

泡沫沥青冷再生混合料空隙分布特征研究

文章采用CT扫描技术和数字图像处理技术获取泡沫沥青冷再生混合料细观空隙特征,分析空隙特征沿试件高度方向的分布规律,提出基于“级配”理论的空隙尺寸分布Weibull双参数模型。结果表明：随着细集料比例增加,再生料试件内部空隙率逐渐降低,空隙数量逐渐减少。同时,Weibull分布函数模型中的“尺度参数”λ减小,“形状参数”k增大,即空隙分布更均匀。试验结果可为泡沫沥青冷再生混合料空隙演化规律研究提供一定参考。     

透水性沥青混合料水稳定性能试验研究

为研究透水性沥青混合料的水稳定性能,采用短期老化试验及冻融劈裂试验对透水性沥青混合料水稳定性能进行了研究。通过对比试验结果分析得出TPS改性剂对沥青混合料水稳定性能起到很好的改善作用。透水性沥青混合料劈裂强度随TPs改性剂的掺量增加而增加,混合料的短期老化过程可以增强试件的抗变形能力。最后得出了透水性沥青混合料中TPS的合适掺量及冻融劈裂抗拉强度比。     

马歇尔试件制作过程中几个问题的探讨

制作马歇尔试件是马歇尔试验的基本试验,试件制作的优劣直接影响马歇尔试验确定的沥青混合料最佳油石比。探讨了最佳油石比预估、试件矿料用量、击实温度、击实时间和试件高度等方面对沥青混合料试件试验结果的影响。     

斜面剪切试验在沥青混合料中的应用

利用斜面剪切仪对沥青混合料进行剪切试验,调节剪切仪剪切刃的间距,可以得出压头压力标准差和变异系数均最小的最佳剪切刃间距,进而计算出沥青混合料的最大抗剪强度,并用单轴贯入试验对比了最大抗剪强度结果的准确性。结果表明,斜面剪切试验可以准确地测定沥青混合料的最大抗剪强度。其试验方法简单可行,可以在沥青混合料剪切试验中推广应用。     

SBS改性沥青混合料宏观裂缝微波自愈合研究

为研究微波加热对SBS改性沥青混合料宏观断裂—愈合性能的影响,制备AC-13型沥青混合料半圆试件,采用半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂—愈合—断裂试验,采用愈合前、合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数HI(healing index),分析了加热时间和微波强度对试件表面温度和沥青混合料自愈合性能的影响。研究结果表明:微波加热过程主要是集料中的极性粒子吸收微波,产生热量并传递给弱极性的沥青,实现混合料整体升温;试件表面温度随加热时间、微波强度呈良好的二元线性回归关系;在一定范围内,加热时间、微波强度的增长能够促进混合料自愈合行为,这主要与该微波条件下混合料达到的温度有关,AC-13型SBS改性沥青混合料经微波强度700 W,加热100 s或微波强度560 W,加热120s后达到最佳的强度恢复率为83%～85%,试件表面温度在90-96℃之间。     

泡沫沥青稳定混合料压实特性的试验研究

降低泡沫沥青稳定混合料的压实空隙率可以有效地提高该类混合料耐久性.采用不同的成型工艺制备泡沫沥青混合料试件,分析成型方法、成型功以及试件处置方法对泡沫沥青混合料试件体积参数和强度特性的影响,探讨适宜泡沫沥青混合料的成型工艺.试验结果表明,大马歇尔试件成型工艺和增大压实功可以有效地降低泡沫沥青混合料试件的压实空隙率,旋转压实成型工艺不适于降低泡沫沥青混合料试件的空隙率,降低泡沫沥青混合料的空隙率可以显著提高该类混合料的水稳定性.     

沥青用量对大粒径沥青混合料抗剪强度影响研究

为了研究沥青用量对大粒径沥青混合料的抗剪强度特性的影响,采用单轴贯入试验对大粒径沥青混合料进行了一系列的抗剪强度试验,通过改变沥青用量的方式,研究大粒径沥青混合料的抗剪强度特性,得到了沥青用量与抗剪强度参数中的粘聚力和摩擦角的变化关系,论证了在采用最佳沥青用量的情况下,大粒径沥青混合料能够取得较好的抗剪强度。     

混凝土抗剪强度尺寸效应的细观数值模拟

混凝土的抗剪强度关系到混凝土结构的安全。采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和抗剪强度,将所得数值结果与混凝土重力坝设计规范参考值比较,结果较为吻合,从而为混凝土力学性能的数值模拟开辟了新途径。同时研究表明混凝土试件的抗剪强度存在明显的尺寸效应。     

沥青混合料裂缝扩展过程细观力学模拟

采用离散元方法构建了沥青混合料马歇尔数字试件，模拟了间接拉伸试验，研究了粘结强度比、颗粒摩擦因数和加载速率对微裂缝扩展过程的影响，分析了试件内部颗粒的细观响应。模拟结果表明：粘结强度比越大，沥青的粘结特性越明显，使得微裂缝的类型由法向渐变为切向，当粘结强度比由0．500增大到4．000时，接触力减小了78．05％，位移...     

空隙率对PAC沥青混合料路用性能的影响研究

为研究空隙率对PAC沥青混合料路用性能的影响规律,结合经验法和试验法拟定了3组目标空隙率的级配曲线,对应成型了18%～22%空隙率的PAC沥青混合料试件,开展了PAC沥青混合料路用性能表现对比分析试验。试验结果显示：18%、20%以及22%空隙率的PAC沥青混合料试件渗透性能均处于规范要求范围内;当空隙率为20%时,PAC沥青混合料试件高温稳定性指标表现最佳;水稳定性随空隙率的提升而减弱;当空隙率增长至22%时,冻融劈裂强度比将不再处于规范要求范围;PAC沥青混合料的抗滑能力与空隙率呈正相关,且空隙率影响幅度不明显;开展了动态模量试验并分析了动态模量主曲线图,发现不同空隙率条件下的主曲线走势相近,同等频率下,22%空隙率试件组的动态模量值最低。     

浇注式钢桥面铺装工艺和性能研究

为提高浇注式沥青混合料生产效率和高温稳定性,在对MA-10和GA-10两种类型浇注式沥青混合料特点对比分析的基础上,以GA-10工艺拌制MA-10混合料。首先,分别采用两类技术指标评价体系进行室内试验和分析。其次,添加Sasobit改性剂、变动矿料级配0.075 mm通过率和使用不同种类及用量的沥青胶结料进行配比和试验,分析这3种因素对MA-10混合料路用性能的影响。最后,在60℃条件下进行加速加载试验,检验MA-10混合料的高温稳定性。研究结果表明:以GA-10工艺拌制MA-10时,混合料的贯入度和硬度降低了60%,但是贯入度增量约为贯入度的20%,是GA-10混合料的2倍左右;添加3%Sasobit改性剂时,MA-10的贯入度及其增量分别降低了27%和54%;降低矿料级配0.075 mm筛孔通过率会提高高温稳定性,但也明显影响摊铺流动性;改变沥青种类和含量难以使混合料的高温稳定性和摊铺流动性同时满足技术要求; 60℃加速加载试验中,MA-10混合料辙槽深度降低了50%。研究结果说明,以GA-10工艺生产MA-10混合料,并辅以Sasobit改性剂,不但能大幅提高MA-10混合料的高温稳定性,还能够缩短施工周期60%以上。     

灌注桩套管振动贯入过程模型试验及数值模拟

为了研究灌注桩套管振动贯入引起的施工效应,通过物理模型试验,对套管贯入过程及贯入过程中孔隙水压力、水平向挤土应力和土塞闭塞程度的变化规律进行了分析;建立了能够有效模拟灌注桩套管振动贯入过程的数值分析模型,并对物理模型试验进行大变形数值模拟及对比.研究结果表明:灌注桩套管贯入深度每增加0.2 m,超孔隙水压力和水平向挤土应力分别增加1 k Pa和8 k Pa,但挤土效应的影响范围主要集中在距离套管中心半径为6倍管径的范围内;由于套管壁与土体的反复剪切,产生不完全闭塞的土塞,套管端部形成环形土拱,此段土塞承担了80%的内摩阻力;随着套管直径增大,土塞闭塞程度由不完全闭塞过渡到完全非闭塞状态;套管贯入相同深度时,饱和砂土地基中土塞高度为干砂地基中土塞高度的1.2倍.     

再生沥青混合料强度及疲劳性能试验研究

通过劈裂试验及间接拉伸试验分析质量分数为0、10%、20%、30%、40%和50%的再生沥青掺量对混合料的强度及疲劳性能的影响,同时采用不同应力比对再生沥青混合料进行间接拉伸试验研究混合料的疲劳特性。结果表明,随再生沥青质量分数增加,混合料的劈裂强度增大,且再生沥青质量分数40%时,是其劈裂强度的转折点,超过40%以后,混合料的劈裂强度降低,后期抵抗变形能力降低,即抗疲劳性能较差;随再生沥青质量分数增加,混合料的间随接拉伸强度逐渐增加,但是间接拉伸强度指数逐渐减小;经长期老化后,再生沥青混合料的间接拉伸强度较高,且受荷载破坏时对应的径向应变较小,试件的强度指数要比老化前的低。     

基于数字图像与颗粒流程序的沥青混合料单边切口梁试验

为了在细观尺度下模拟沥青混合料的断裂过程,借助数字图像技术获取了1.18 mm粒径以上的沥青混合料细观结构,运用离散元程序PFC2D内置"Fish"语言,构建了包含粗骨料、沥青胶浆和空隙在内的沥青混合料非均质虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验。研究结果表明:自定义时步大小功能可以大幅提高非均质离散元模型的运算效率;采用沥青胶浆动态模量作为静态模拟时接触刚度所对应宏观参数更为合适;参数校准后模拟得到的整体断裂响应与室内试验结果之间的联系较好;仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;基于离散元程序的虚拟试验方法可以作为研究沥青混合料断裂行为的辅助手段。