沥青混合料蠕变柔量转换松弛模量的新方法

为了精确、简便地在广泛时间域内获得沥青混合料的松弛模量,提出了一种利用蠕变柔量转换求解松弛模量的新方法。该方法的主要实现过程为:(1)利用沥青混合料单轴压缩蠕变试验的测量结果获取蠕变柔量;(2)根据松弛模量和蠕变柔量在频率域内的关系,即复数模量和复数柔量互为倒数,得到了松弛模量Prony级数表达式中的黏弹性参数;(3)根据确定的黏弹参数确定松弛模量。针对两种沥青混合料在5个不同温度下的单轴压缩蠕变试验测量结果,利用该方法将蠕变柔量转换得到松弛模量,并根据松弛模量和蠕变柔量在时间域内的关系验证了松弛模量求解的准确性,然后根据时温等效原理绘制了两种类型沥青混合料松弛模量的主曲线。计算结果表明:基于单轴压缩蠕变试验的测量数据,可采用提出的新方法准确计算出沥青混合料在不同温度下的松弛模量,控制误差绝对值在1.4%以内;根据在不同温度下计算得到的松弛模量,绘制松弛模量主曲线可表征更广时间和温度范围内的沥青混合料松弛性质,从而更加全面地描述沥青混合料的黏弹性性质,为沥青混合料的黏弹性分析提供了有效的方法。     

沥青混合料蠕变柔量与松弛模量的转换关系研究

为了获得沥青混合料的松弛模量,采用易于操作的试验方法,利用高低温蠕变试验测定沥青混合料蠕变柔量,并利用蠕变柔量和松弛模量卷积关系推导出沥青混合料松弛模量表达式。该表达式可避免数值积分法求解所产生的误差和采用拉普拉斯变化的繁琐计算。使用时温等效原理得到不同温度下的松弛模量主曲线,可为沥青混合料低温性能分析评价提供参考。     

纤维沥青混凝土试验研究及施工工艺探讨

纤维的用量、长径比和纤维沥青混凝土的施工工艺对纤维加强沥青混合料的路用性能有很大的影响。该文结合复合材料的观点,通过纤维加强沥青混合料的室内试验对纤维的长径比、最佳用量进行分析,并介绍纤维沥青混凝土施工工艺要求及注意事项。     

纤维沥青混凝土动态模量与路用性能研究

采用动态模量试验、间接拉伸疲劳试验和车辙试验研究了掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩矿物纤维的沥青混合料的路用性能。结果表明,各种纤维掺入后能增大纤维沥青混合料的动态模量,其中聚酯纤维的增强作用最为显著;同时,掺加各种纤维后沥青混合料的疲劳性能和高温抗车辙性能也得到明显改善。     

环氧沥青混凝土钢桥面铺装层温度应力研究

环氧沥青混凝土是采用热固性环氧树脂改性的沥青混凝土，由于其低温松弛模量较大，导致温度收缩应力较大。采用固化后的环氧沥青混凝土小梁，在MTS810材料试验机上进行弯曲蠕变试验，利用数值计算将蠕变柔量转换为松弛模量，运用Boltzmann叠加原理分析环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的温度应力。研究表明考虑钢板收缩的温度应力比不考虑钢板收缩的降低许多，且均小于其低温下抗拉强度。     

聚合物纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响

废旧玻璃代替部分集料在减少道路建设对自然资源消耗的同时,还影响沥青混合料的力学性能。为提高掺有玻璃集料的沥青混合料的力学性能,在沥青混合料中添加聚丙烯纤维,通过标准马歇尔试验、间接拉伸刚度模量试验和动态蠕变试验研究了聚丙烯纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内聚丙烯纤维或玻璃单独掺加均可提升沥青混合料稳定度,二者对沥青混合料的稳定度最大提升效果分别为11.29%和12.10%。沥青混合料间接拉伸刚度模量与玻璃掺量正相关,但随聚丙烯纤维掺量的增加而先增加后降低,0.2%为聚丙烯纤维最佳掺量;在聚丙烯纤维掺量为0.2%时,玻璃最佳掺量为6%。     

聚丙烯纤维混凝土路用性能研究

本文研究了聚丙烯纤维混凝土的路用性能，论述了聚丙烯纤维对道路混凝土的强度、脆性、抗渗性、耐磨性以及温度收缩与弹性模量等性能的影响，探讨和分析了聚丙烯纤维改善混凝土性能的机理。试验结果表明，道路混凝土中掺入纤维能明显降低混凝土的生，提高混凝土的抗折强度和耐磨性能。     

纤维沥青混凝土五单元八参数粘弹性力学模型

为了准确描述纤维沥青混凝土的粘弹性变形性能,在分析其蠕变全过程变形特征和常用粘弹性模型的基础上,提出了纤维沥青混凝土五单元八参数粘弹性力学模型。通过不同纤维体积率和长径比的纤维沥青混凝土小梁弯曲蠕变试验,求解模型参数,研究纤维体积率和长径比对模型参数及沥青混凝土粘弹性能的影响,建立了五单元八参数模型表征的考虑纤维含量特征参数影响的纤维沥青混凝土粘弹性本构方程,并进行了粘弹性分析。研究结果表明:五单元八参数模型能表征纤维沥青混凝土蠕变全过程的粘弹性变形特征,与蠕变试验结果具有较好的相关性;纤维含量特征参数能综合反映纤维体积率和长径比对沥青混凝土粘弹性能的影响,在所研究的试验范围内,纤维沥青混凝土最佳纤维体积率为0.348%,长径比为324,纤维含量特征参数为1.128。     

不同纤维对乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能的影响

为了提升乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能及耐久性能,并将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,基于力学性能试验,研究不同种类和掺量纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,采用3大路用性能试验、肯塔堡飞散试验和四点弯曲疲劳试验研究掺加纤维的乳化沥青冷再生混合料路用性能、抗松散性能与耐久性。结果表明,掺加纤维有助于提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能,但随着纤维掺量增大乳化沥青冷再生混合料力学性能呈先增大后减小趋势,对纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能而言,存在一个最佳的纤维掺量;对乳化沥青冷再生混合料综合路用性能与疲劳特性的改善效果排序为玄武岩纤维聚丙烯晴纤维聚酯纤维聚丙烯纤维。掺加纤维能够显著改善乳化沥青冷再生混合料高温时在持续荷载作用下的长期稳定性。研究成果为甄选适用于乳化沥青冷再生混合料的纤维种类和合理的纤维掺量提供借鉴。     

高速公路沥青面层混合料开裂性能指标试验研究

文章通过低温间接拉伸蠕变试验和路面抗裂性能(OT)试验对通车年限相同、地理环境相近但不同沥青面层结构的高速公路沥青面层混合料芯样进行了不同角度的试验分析研究,得出了相对应的试验性能指标。结果证明,蠕变柔量和开裂损失率指标可有效预测和评价沥青面层混合料开裂现象,即在相同试验温度条件下,SMA-13级配沥青混合料蠕变柔量大于AC-16和AC-20级配沥青混合料蠕变柔量,且AC类沥青混合料的低温蠕变柔量变化快于SMA类沥青混合料,而抗开裂性能指标中AC-16与AC-20级配沥青混合料相近,SMA-13级配沥青混合料抗开裂性能损失程度最小,因此加铺SMA结构的沥青混合料面层结构适应变形的能力强,沥青路面不易开裂。     

纤维沥青混凝土劈裂性能试验研究

通过在AC-13Ⅰ基体中外掺聚酯纤维和玄武岩矿物纤维,以温度为参数,进行劈裂试验,分析温度对劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量的影响机理,建立纤维沥青混凝土劈裂破坏荷载和劈裂破坏劲度模量与温度的关系;通过在AC-13Ⅰ基体中外掺不同长径比的聚酯纤维,在不同温度下进行劈裂试验,分析纤维在劈裂面上的典型分布形态和不同温度下纤维的破坏形态,研究长径比变化对沥青混凝土劈裂性能的影响机理,建立不同温度纤维沥青混凝土劈裂抗拉强度与纤维长径比的关系;通过在AC-13Ⅰ基体中外掺聚酯纤维和玄武岩矿物纤维,以纤维掺量和温度为参数,进行劈裂试验,分析纤维掺量对劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量的影响机理,建立劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量与纤维掺量的关系。结果表明:温度是影响沥青混凝土劈裂性能的主要外部因素;纤维长径比和掺量对劈裂性能的影响规律与温度有关。     

基于动态模量试验的不同纤维沥青混合料高温性能研究

通过掺加纤维的方法提升沥青路面的力学性能已逐渐成为当前的研究热点，为全面深入地探讨纤维对沥青混合料高温稳定性的影响，针对掺加聚丙烯纤维、聚酯纤维和聚丙烯腈纤维的沥青混合料，开展了车辙试验和不同温度及加载频率下的动态模量试验，得到了3种不同纤维沥青混合料的动态模量值|E^*|、相位角φ及|E^*|/sinφ指标，并对比分析了沥青混合料在掺加纤维前后的动态模量试验指标的变化规律。结合时温等效原则，利用Sigmoidal函数确定了不同纤维沥青混合料的动态模量主曲线。采用灰熵关联分析法对动稳定度与动态模量、|E^*|/sinφ指标进行关联性分析。结果表明：纤维的掺入能有效提高沥青混合料的动态模量，从而改善其高温抗车辙性能，其中以聚丙烯腈纤维的作用效果最为显著；通过主曲线可以预测纤维沥青混合料在更宽温度域或频率域的动态模量值，以至更全面地描述混合料在动态荷载下的力学响应；纤维沥青混合料的动稳定度与动态模量、|E^*|/sinφ指标的关联性良好，进一步论证了动态模量试验评价沥青混合料高温稳定性能的实用性。     

不同短切纤维沥青混合料体积参数研究

通过在沥青混合料中掺入不同种类短切纤维进行马歇尔击实试验,测定混合料的毛体积密度Gm、空隙率VV、矿料间隙率VMA、粗集料矿料间隙率VCAmix以及饱和度VFA等体积参数。研究不同短切纤维对AC-13沥青混合料体积参数的影响,并分析了纤维影响混合料体积参数的机理。结果表明:与无纤维沥青混合料相比,PET纤维沥青混合料体积参数并无明显变化,而掺入PAN纤维、PVA纤维、聚酯纤维及木质素纤维的沥青混合料的体积参数变化显著。     

紫外老化对沥青混合料低温性能及力学性能的影响研究

为研究紫外老化对沥青混合料低温及力学性能的影响,首先通过人工模拟沥青混合料紫外老化试验、弯曲试验评价老化后混合料低温抗拉伸性;然后用单轴压缩试验得到不同紫外辐照时间下沥青混合料弹性模量和泊松比。结果表明:沥青混合料的抗拉伸性能随老化时间逐渐降低,在紫外老化110小时后抗拉伸性能无明显变化;沥青混合料的弯曲劲度模量不适合用来评价混合料的弯曲性能;沥青混合料的弹性模量呈现逐渐变大的规律,而泊松比并没有出现明显的规律性变化。     

沥青混合料的应力松弛性能试验方法研究

试验采用约束试件温度应力试验仪(TSRST)进行应力松弛试验，通过试验方法测得在不同温度下瞬时弹性模量，得到沥青混合料的松弛模量G(t)。由松弛试验中应力随时间变化的数据，绘制不同温度下的应力松弛曲线，其结果较好地模拟了沥青混合料的粘弹性性质。通过松弛试验结果表明Burgers模型只适合于描述短期，不适合于描述长时间下的松弛行为。     

排水性沥青混合料低温性能评价

为了分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化（TFOT）样品、压力老化（PAV）样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪（BBR）试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验（TSRST）,评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明：沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1／3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。     

沥青混合料的应力松弛性能研究

通过采用约束试件温度应力试验仪 (TSRST)进行应力松弛试验 ,测得在不同温度下瞬时弹性模量 ,得到沥青混合料的松弛模量G(t) ;由松弛试验中应力随时间变化的数据 ,绘制不同温度下的应力松弛曲线 ,其结果较好地模拟了沥青混合料的粘弹性性质 ;试验结果表明 ,Burgers模型只适合于描述短期松驰的特性 ,不适合于描述长时间下的松弛行为。     

聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究

将聚丙烯纤维掺入沥青混合料中配制聚酯纤维改性沥青混合料,通过室内试验分析该沥青混合料的路用性能。结果表明,聚酯纤维的掺入可显著提高沥青混合料的高温稳定性,其掺量由零增加到0.35%的过程中增强效果越来越明显;随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料的低温抗裂性能增强,掺量为0.3%时低温抗裂性能最佳;纤维掺量大于0.3%时,沥青混合料的最大弯拉应变不升反降;考虑经济性与路用性能,聚酯纤维的最佳掺量为0.25%~0.3%。工程应用结果表明,采用聚酯纤维改性沥青混合料作为路面面层,路面强度、抗裂与抗变形能力优异。     

增强沥青混凝土用短切玄武岩纤维优选试验研究

玄武岩纤维作为新型的高效环保的矿物纤维,以其较强的吸附沥青和加筋抗裂能力,在高速公路建设应用中越来越受到重视。文章研究从玄武岩纤维用量对沥青混合料的高低温性能影响特征和技术经济角度出发,得出最佳纤维掺量。在最佳掺量下,对比各种纤维对沥青混合料的高低温增强能力,结合纤维在混合料中的拌和分散性,分析不同生产工艺、尺寸和长径比对纤维增强沥青混凝土作用的影响,对增强沥青混凝土用短切玄武岩纤维的类型进行比选。     

高模量沥青混合料的试验研究

从高模量沥青混合料的材料组成及配合比设计出发,通过与基质沥青混合料和几种改性沥青混合料路用性能的对比,利用试验方法分析了高模量沥青混合料材料的高温稳定性、低温抗裂性以及不同温度和加载频率下的动态模量。试验表明,采用高模量沥青混合料在保证沥青混合料路面低温性能不降低的前提下可以有效提高沥青混凝土路面的高温稳定性;同时,根据对动态模量试验数据的分析,得出提高沥青混合料弹性模量可以有效减缓高速公路沥青混凝土路面车辙产生的结论。