应力比和加载频率对橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响

不同试验条件对橡胶沥青混合料的疲劳寿命影响效果具有差异性。文章选取AC-13和SMA-13两种级配,研究应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定。     

三轴疲劳荷载下沥青混合料SMA-13细观特征动态变化分析

为了研究沥青混合料SMA-13细观特征随疲劳加载过程的变化情况,以揭示沥青混合料细观损伤及其影响其渗透性能的机理,利用马歇尔击实仪制备SMA-13沥青混合料试件,并利用自研三轴疲劳加载设备,针对不同空隙率的SMA-13沥青混合料进行CT动态扫描,提取并分析各试件空隙的数量、面积、等效直径和圆度等参数随疲劳加载过程的动态变化。研究表明:空隙率10%和8%的SMA-13,空隙面积随疲劳加载过程逐渐减小,试件两端的减小量大于试件中部;空隙率6%和4%的试件,两端空隙面积随加载过程逐渐减小,中间层位的先减小后增大。空隙数量随疲劳加载过程逐渐增加,试件中间部位空隙数量增加比较明显,最后阶段时空隙数量沿试件高度方向呈"中间多,两端少"的趋势。空隙等效直径随疲劳加载逐渐减小,疲劳加载后期的空隙圆度总体大于前期。4种空隙率试件的空隙等效直径随疲劳加载而减小,而空隙个数、空隙面积和圆度等参数随疲劳加载的进行变化规律差异性较大。     

沥青混合料小梁弯曲疲劳试验研究

采用正交试验设计方法,针对SUP-13、SMA-13、AC-13三种混合料,在5、15、25℃三种温度,5、10、15 Hz三种频率,0.4、0.5、0.6三种应力比及0～3％、3％～6％、6％～9％三种空隙率下进行小梁三点弯拉疲劳试验,对试验结果进行直观分析及方差分析,并就各因素对沥青混合料疲劳寿命的影响进行比较.试验证明,各因素对疲劳寿命的影响大小为应力比＞混合料级配＞试验温度＞空隙率＞试验频率.     

沥青混合料的渗透性试验研究

为探讨高速公路路面结构中沥青混合料的渗透性能,采用变水头柔性侧壁渗透仪分别测定了不同空隙率水平下SMA-13,AC-16,AC-20三种沥青混合料的渗透系数,同时结合相关研究成果,将空隙率影响沥青混合料渗透系数的变化关系进行对比分析,结果表明:①三种级配类型沥青混合料的渗透系数均随空隙率的增大而增大,渗透系数的拐点位置在空隙率8%~9%之间;②空隙率8%时,连续级配AC-16和AC-20的渗水系数低于间断级配SMA-13;空隙率8%时,SMA-13的渗透系数则小于AC-20;③相同空隙率的条件下,AC-16的渗透系数明显小于AC-20。     

SMA沥青混合料高温流变特性关键指标研究

采用动态蠕变试验和单轴贯入试验,分别以动态蠕变模量(Sy)和抗剪强度(S)为主要指标,研究了油石比、压实次数和试件高度对SMA-13、SMA-16和SMA-20共3种混合料高温流变特性的影响,并将同一条件下的Sy和S进行二次曲线回归,探讨两者之间的关系。试验结果表明:SMA-13的Sy随油石比增大大幅减小,而SMA-16和SMA-20的Sy以及3种混合料的S都随油石比增大出现先增大后减小的趋势,当S达到最大值时3种混合料对应的油石比分别为6.6%、6.3%和6.0%;当压实次数为18次时,3种混合料的Sy和S最大,继续增加压实次数反而会使Sy和S大幅降低;SMA-16和SMA-20的Sy和S之间有很好的相关性,而SMA-13中两者的相关关系较差;随着试件高度的增加,3种沥青混合料的S逐渐减小,贯入深度逐渐增大,最后都趋于稳定。     

沥青混合料复合小梁疲劳因素正交试验分析

研究采用正交试验设计对3种路面结构类型的双层沥青混合料复合小梁疲劳因素进行分析,并建立了疲劳方程模型。结果表明:黏层油用量对复合小梁的疲劳寿命影响最显著,而黏层油种类和应力水平对不同路面结构类型显著性存在差异性;AC-13+AC-20和SMA-13+AC-20在0.5kg/m2的SBS改性沥青黏层油作用下,OGFC-13+AC-20在0.75kg/m2的SBR改性乳化沥青黏层油作用下,且全部为低应力水平时,疲劳寿命最长;不同路面结构类型的疲劳方程模型符合二次抛物线关系,且相关性均达到97%以上;不同黏层油用量下,SMA-13+AC-20的疲劳寿命显著优于其他路面结构类型。     

表面层三种沥青混合料水稳性试验分析研究

采用马歇尔与Superpave相结合的方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13三种沥青混合料。对4%、7%、10%和13%的空隙率成型3种混合料试件,进行冻融劈裂试验,并对SAC-13进行了短期老化和长期老化后的冻融劈裂试验。通过分析比较得出,空隙率为4%时,3种混合料的水稳性好坏顺序为:SMA-13>SAC-13>AC-13。对SAC-13沥青混合料,TSR随老化时间增加而增大;普通状态时,空隙率VV增大,TSR减小;老化后,空隙率VV增大,TSR却增大。     

废旧塑料改性轻骨料混凝土力学性能及疲劳性能研究

以塑料颗粒替代部分细集料制备轻骨料混凝土,通过试验研究塑料颗粒替代量对轻骨料混凝土力学性能和疲劳性能的影响。试验结果显示:混凝土强度随塑料颗粒替代量的增多呈现先增大后减小的变化规律,当替代量为8%时,强度最大;塑料颗粒能显著改善混凝土的弯曲韧性。塑料颗粒替代量越多,混凝土疲劳寿命越大,由于应力比增长而引起的疲劳寿命衰减越少;循环加载时的总变形随加载次数的增多呈迅速增长、平稳增长和急剧增长3个阶段的变化规律,增大替代量使急剧增长时对应的加载次数明显增多;疲劳寿命与应力比之间有良好的半对数相关性,增大塑料颗粒替代量使疲劳寿命对应力比的敏感性降低。     

高模量剂对沥青及其混合料性能的影响研究

为了讨论高模量剂对沥青及不同类型沥青混合料性能的改善作用,该文通过试验研究了高模量剂掺量对沥青粘温性能和高温性能,以及对AC-13和SMA-13两种混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能的影响。结果表明:增大高模量剂掺量使沥青粘度和G*/sinδ大幅提高,当掺量大于6%时G*/sinδ提高不明显;加入高模量剂大幅提高了两种沥青混合料的高温稳定性,将两种沥青混合料的DS和G*/sinδ之间进行线性回归,其中AC-13的回归斜率值大于SMA-13,说明高模量剂对AC-13高温稳定性的改善效果大于SMA-13;在一定范围内增大高模量剂掺量能提高两种混合料的低温抗裂性和水稳定性,其中当掺量为4%和6%时,AC-13的低温抗裂性和水稳定性分别达到最佳值,而当掺量为6%时,SMA-13的低温抗裂性和水稳定性同时到达最佳值,当掺量相同时AC-13的低温抗裂性优于SMA-13。综合考虑,AC-13的最佳高模量剂掺量为4%,而SMA-13的最佳高模量剂掺量为6%。     

抗车辙剂改性沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究抗车辙剂改性沥青混合料的疲劳特性,基于三点弯曲疲劳试验通过改变施加应力和加载频率,模拟分析了抗车辙剂掺量、车载水平、车辆速度率等因素对抗车辙剂改性沥青混合料疲劳寿命的影响规律,并与普通沥青混合料抗疲劳性能进行了比较。结果表明,当抗车辙剂掺量超过0.3%时,混合料疲劳寿命降低幅度明显;抗车辙剂改性沥青混合料疲劳寿命随施加应力增加而快速降低,且两者满足幂函数疲劳方程;提高加载频率,混合料的疲劳寿命随之增加,且在低应力水平下,加载频率变化引起的疲劳寿命差异更大。     

沥青混合料疲劳寿命及其影响因素研究

通过对AC-13沥青混合料进行直接拉伸疲劳试验,改变加载的应力比、试验温度以及间歇时间对沥青混合料疲劳寿命的影响进行分析。结果表明:在相同条件下,沥青混合料有间歇时间的疲劳寿命明显长于无间歇时间的疲劳寿命,而且沥青混合料随应力比和温度的提高,疲劳寿命减小。     

交联聚乙烯改性沥青混合料弯拉疲劳性能研究

通过四点弯曲弯拉疲劳试验,对不同交联聚乙烯掺量的改性沥青混合料在温度、应力比、加载频率等因素影响下的疲劳性能进行研究。结果表明,适量的交联聚乙烯改性剂可改善沥青混合料的疲劳性能,其最佳掺量为5%;交联聚乙烯改性沥青混合料的弯拉强度、疲劳寿命和劲度模量随着温度的升高而降低;随着应力比的增大,疲劳寿命逐渐降低,劲度模量逐渐增大;荷载频率对交联聚乙烯改性沥青路面疲劳性能的影响较大,低频率比高频率更容易产生疲劳破坏。     

玻璃纤维改善砾石沥青混合料路用性能

为了改善砾石沥青混合料的路用性能,以推广砾石在道路工程中的应用,选用价格低廉、增韧效果强、取材方便的玻璃纤维来改善砾石沥青混合料的黏附性,并通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、弯曲疲劳试验来评价玻璃纤维对砾石沥青混合料路用性能的改善作用。冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果表明:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的水稳定性能有明显改善,残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR都随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当玻璃纤维掺量为0.35%时,砾石沥青混合料水稳定性达到最佳,其中,MS0达到91.0%,TSR达到89.6%,分别比不掺加纤维的砾石沥青混合料提高了15.5%,24.3%。由0.35%纤维掺量下砾石沥青混合料的车辙试验及疲劳试验结果可知:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的高温性能和疲劳性能也有明显改善,其中,动稳定度提高46.9%;应力水平为0.5时,疲劳寿命提高了67.9%;应力水平为0.7时,疲劳寿命提高了80.9%。可见,纤维掺量为0.35%时,玻璃纤维对于AC-25砾石沥青混合料的路用性能改善作用最佳,一定条件下可将玻璃纤维砾石沥青混合料应用于高速公路沥青路面下面层之中。     

高RAP掺量热再生沥青混合料动态流变性能研究

为研究热再生沥青混合料在不同温度区间的动态流变性能,通过动态模量试验,测定不同温度时,动态模量E*、相位角θ、疲劳因子E*sinθ和车辙因子E*/sinθ随加载频率和RAP掺量的变化。试验结果显示,随着频率的增大,动态模量逐渐增大,而相位角随频率的变化规律与温度有关。RAP的掺入会使动态模量增大,相位角减小;随着RAP掺量的增多,中温时的疲劳因子逐渐增大,抗疲劳性能降低;当RAP掺量大于50%时,抗疲劳性能大幅降低;高温时车辙因子随RAP掺量的增多逐渐增大,抗车辙能力逐渐增强,当RAP掺量大于50%时,再增大RAP掺量对车辙因子的提高幅度有限。综合考虑当RAP掺量为50%时,沥青混合料在具有良好高温性能的同时能兼顾较好的中低温性能。     

高原寒冷地区沥青混合料劈裂强度影响因素

针对青藏高原地区的气候特点,试验分析了油石比、温度、加载速率等对沥青混合料劈裂强度的影响。结果表明,不同温度条件下,油石比对沥青混合料劈裂强度的影响有所不同。高温时,沥青混合料劈裂强度随油石比的增大而波动变化,但影响较小;常温时,劈裂强度随油石比的增大呈抛物线形变化,出现峰值;低温时,劈裂强度随油石比的增大呈增大趋势。在相同的加载速率下,劈裂强度随温度的升高而减小。在常温及高温条件下,劈裂强度最大值及其对应的油石比均随温度的升高而减小。-10℃时的劈裂强度对加载速度的变化比较敏感。     

拉-压交变荷载下沥青混合料的疲劳性能

为了研究交变力学状态下沥青混合料的疲劳性能,开发专用加载设备,选择AC-25F和AC-16C两种材料作为研究对象,进行不同荷载级别和不同应力比下的疲劳试验,分析荷载级别和压应变对沥青混合料疲劳行为的影响,并建立考虑压应力影响的疲劳预估模型.结果表明:各种应力比下,沥青混合料疲劳寿命与拉应力呈对数线性关系,但压应力显著延长了材料的疲劳寿命.对于AC-25F,其在应力比为-0.5,-0.3,-0.1时的疲劳寿命分别为应力比0.1时的2.52倍、1.53倍和1.03倍;对于AC-16C,相应的疲劳寿命则分别为应力比0.1时的4.90倍、3.31倍和2.30倍;所建立的考虑压应力影响的疲劳预估模型可有效弥补现有模型仅考虑拉应力作用的缺陷,为路面结构设计和疲劳预估提供参考.     

基于MMLS3试验的混合料离析对沥青路面长期高温性能的影响

利用小型加速加载设备（MMLS3）分别对吉珲高速沥青路面上面层（SMA-16）和中面层（AC-20）进行加速加载试验研究,在分析判断中、上面层沥青混合料沿横断方向的离析程度的基础上,通过室内加速加载20万次试验,研究不同施工空隙率离析及不同重复荷载作用次数对中、上面层长期高温车辙的影响规律。研究结果表明：施工空隙率离析对沥青路面长期高温性能影响显著;上面层和中面层对应重复加载次数下的车辙深度随离析程度的增加而增大,其中对中面层的影响更为显著;累积加载达到10万次后,路面结构材料内部出现了应力疲劳,重度离析试件的车辙发展出现突变,20万次时车辙变化率要高出无离析试件276%。     

胶粉沥青混合料配合比设计优化

为确定胶粉沥青混合料的最优配比方案,采用主骨架空隙填充法进行混合料级配设计,以目标空隙率作为主要控制指标,矿料间隙率、沥青饱和度等其他体积指标及马歇尔稳定度作为一般控制指标,同时对比研究了不同胶粉掺量对胶粉改性沥青混合料最佳油石比的影响效果。结果表明:采用主骨架空隙填充法(即CAVF法)进行胶粉改性沥青混合料级配设计,能有效解决胶粉颗粒对矿料骨架的干涉作用,设计级配方案最佳油石比为7.0%;胶粉掺量对混合料最佳油石比影响微小,可忽略不计。     

橡胶粉改性沥青混合料疲劳性能研究

基于三分点加载试验研究了橡胶粉掺量、橡胶沥青用量、橡胶粉细度以及混合料级配类型对橡胶沥青混合料的疲劳性能的影响,并采用灰色理论分析了这四种影响因素对橡胶沥青混合料的疲劳性能影响的显著性。研究结果表明,随着橡胶粉掺量增加,各应力水平下的橡胶沥青混合料疲劳寿命均呈先增大后减小的变化趋势;增大橡胶沥青用量可以增加橡胶沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命,但也会增大橡胶沥青混合料对应变变化的敏感程度;随着橡胶粉颗粒粒径的减小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命提高;采用骨架密实结构更有利于提高橡胶沥青混合料的抗疲劳性能;橡胶粉掺量与橡胶沥青混合料疲劳性能的关联度最大。     

热再生沥青混合料疲劳特性试验研究

为研究热再生沥青混合料的疲劳特性,基于四点弯曲试验分析了旧沥青混合料(RAP)掺量、应变水平、加载频率等因素对热再生沥青混合料疲劳寿命的影响规律,并与APA疲劳试验结果进行了比较验证。结果表明:四点弯曲试验与APA试验结果具有一致性,随着RAP掺量增加,混合料疲劳寿命不断降低,当RAP掺量大于30%时,降低幅度尤为明显;热再生沥青混合料疲劳寿命与施加应变值满足幂函数疲劳方程,RAP掺量越高试件疲劳寿命对荷载水平变化越敏感;试验中提高加载频率,试件的疲劳寿命随之增加,且在低应变水平下,加载频率变化引起试件的疲劳寿命差异更大。