沥青混合料重复加载三轴永久变形试验研究

采用SPT沥青混合料简单性能试验仪进行了重复加载三轴永久变形试验,选取了4种级配的沥青混合料(两种用SGC设计,两种用马歇尔设计)室内成型试件,以及车辙部位和无车辙部位的路面芯样,并进行了动稳定度对比试验。得出如下结论:沥青混合料的三轴重复加载永久变形量受混合料的级配、油石比、粉胶比、空隙率等因素的综合作用影响,不能简单以级配的粗细或者混合料的设计方法去评价混合料的三轴重复加载永久变形量。现场芯样的三轴重复蠕变试验与现场的车辙情况完全吻合。建议采用εp@5000作为重复加载永久变形的一个评判指标。     

采用SPT试验研究改性沥青混合料的高温性能

通过美国国家公路合作研究计划项目(NCHRP)9-19简单性能试验(Simple Performance Test,简称SPT)的3个关键测试参数即沥青混合料动模量(/E*/)、重复加载永久变形(流动数)和静态蠕变(流变时间)的试验分析,研究SBS、PR、RS 3种改性沥青混合料的高温稳定性能,说明SPT是简单实用、经济有效的沥青混合料性能评价方法,可用于沥青混合料的设计和验证。     

聚合物改性沥青混合料抗永久变形性能研究

为探究聚合物改性沥青混合料的抗永久变形性能,本研究设置了普通沥青混合料对照组(CG)、SBS改性沥青混合料、SEBS改性沥青混合料和EVA改性沥青混合料。先通过目前国内常用的室内车辙试验对比了上述沥青混合料的高温稳定性能,再利用重复加载蠕变试验对上述沥青混合料在5℃、25℃和40℃下的抗永久变形性能进行了对比分析。高温车辙试验与25℃下的重复加载蠕变试验结果均表明,添加聚合物改性剂后,沥青混合料的抗永久变形性能均有较大提高;而5℃与40℃下的重复加载蠕变试验结果与车辙试验结果没有太大的相关性,试验结果所表现出来的沥青混合料抗永久变形的性能差异有待进一步研究;此外,SEBS相较于其他聚合物改性剂能更好地提升沥青混合料的抗永久变形性能。     

老化对 PE改性沥青混合料高温性能的影响

以 AH-70沥青为基质沥青,选用 PE 为改性剂制备改性沥青混合料,考察了老化对 PE 改性沥青混合料高温性能的影响,并采用了车辙试验、静态蠕变试验和动态蠕变试验,分析了老化对 PE 改性沥青混合料动稳定度、劲度模量、永久变形量及流变次数的影响。试验结果表明,PE 改性沥青混合料在老化后,其高温稳定性得到了提高,车辙试验反映沥青混合料的变形主要集中在短期老化阶段。老化后的沥青混合料劲度模量增大,其永久变形量降低、流变次数增大。     

三轴重复荷载作用下沥青混凝土永久变形性能研究

利用CRT NU-14气动伺服材料试验仪对AC-13、AC-16及AC-20等3种沥青混凝土材料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究不同试验温度和不同应力水平下沥青混合料永久变形变化规律;在流变学理论基础上推导了基于修正Burgers模型的重复间歇荷载作用下沥青混合料力学模型,并通过数据非线性拟合建立了不同温度条件下的材料永久变形与荷载作用次数以及温度的预估公式。研究结果表明：三轴重复荷载试验环境中,材料永久变形呈现明显三阶段变化规律;偏应力水平及温度升高均会导致材料变形发展速率的增大;高温短时间与低温长时间的永久变形等效性证明了三轴动态重复加载试验作为评价沥青混合料高温流动变形特性的试验方法是合适的;＂永久变形-作用次数-应力＂三维曲面具有较好的精度,能直观全面反映沥青混凝土材料高温变形特性。     

ECA-10型沥青混合料动态性能研究

为了确定ECA-10型沥青混合料的动态性能,采用简单性能试验仪进行动态模量试验和动态蠕变试验,运用时温等效原理和修正Burgers模型分别构建了ECA-10型沥青混合料的动态模量主曲线和黏弹性力学模型。研究结果表明:相同温度和加载频率下,ECA-10型沥青混合料动态模量普遍较高,抗变形能力较强;依据Sigmoidal函数方程,建立了参考温度为20℃时ECA-10型沥青混合料的动态模量主曲线,线簇光滑连续,具有较高的拟合度。在相同荷载作用次数下,ECA-10型沥青混合料随着温度或偏应力的增大,其动态蠕变逐渐增大。建立了重复荷载作用下ECA-10型沥青混合料黏弹性力学模型,相关性系数在0.98以上,其拟合结果与实测结果吻合较好。     

沥青混合料动态模量试验研究

对一种Superpave级配沥青混合料不同空隙率的试样进行了不同温度、不同加载频率条件下动态模量试验,分析了混合料动态模量随体积参数、加载条件的变化规律,研究结果对我国的路面设计模量动态参数的选择具有借鉴意义。     

乳化沥青冷再生混合料永久变形特性研究

为研究材料组成变化对乳化沥青冷再生混合料永久变形特性的影响,在40℃试验温度下改变乳化沥青和水泥掺量,对乳化冷再生混合料进行动态单轴蠕变试验。结果显示,掺入适量水泥可提高混合料早期抗车辙性能和劲度模量,改善混合料的弹性恢复性能;乳化沥青用量增加使混合料抗变形能力和劲度模量下降,其用量超过4%时抗变形能力下降速率增大,存在令残留变形率最低的最佳乳化沥青用量;水泥可提高混合料的永久变形性能,但提高效果受水化反应程度影响,考虑混合料和易性、抗裂性、经济性等,水泥用量不宜过大;过大的乳化沥青用量对混合料永久变形性能有不利影响,工程应用中乳化沥青用量宜等于或略小于最佳沥青用量。     

空隙率对沥青混凝土性能影响的模型研究

采用北卡罗来纳州常用的两种沥青混合料,通过轴向压力复数模量试验、间接拉伸疲劳试验和三轴重复荷载永久变形试验,将空隙率作为影响参数,确立了沥青混凝土的空隙率与动态模量、疲劳寿命以及永久变形之间的函数关系力学模型。     

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。     

沥青混合料动态模量预估方程的验证分析

动态模量是沥青路面性能评价过程中用来表征沥青混合料刚度的关键指标。用单轴压缩动态模量试验结果对不同体积特征沥青混合料动态模量的各种预测模型进行比较分析。结果表明:文中采用的所有预测模型与试验结果较为一致。Witczak′s方程模拟的动态模量比试验结果稍大,而改进的Hirsh模型一般低估了模量值。新Witczak′s方程在较低加载频率时呈现出相对较高的偏差,但是当加载频率较高时,它的预测结果较好。Hashin′s细观力学分析模型由于几何简化假设,其精确预测沥青混合料动态模量是有限的。     

三维应力状态下沥青混合料动态模量归一化

沥青混合料的动态模量是路面力学响应分析和结构设计的重要参数之一。为客观表征不同应力状态、试验温度及加载频率等试验条件对沥青混合料动态模量的影响规律，建立复杂服役条件下沥青混合料的动态模量预估模型，揭示沥青混合料动态模量的服役状态相关性。首先开展了不同温度、不同加载速率下沥青混合料的单轴压缩、间接拉伸及直接拉伸强度试验，揭示了不同温度下沥青混合料强度随加载速率的幂函数变化规律，为模量试验应力比的确定提供了依据。进而据此开展了不同温度与不同加载频率下沥青混合料的单轴压缩、间接拉伸及直接拉伸动态模量试验，提出了以等效应力比表征三维应力状态下模量试验应力比的沥青混合料动态模量分析方法，并基于时-温等效原理，采用Sigmoidal函数，建立了基于三维应力状态下等效应力比的动态模量归一化预估模型，实现了不同试验方法下沥青混合料动态模量的统一表征。研究结果表明：不同试验温度与应力状态下沥青混合料的强度均随加载速率的增大而增大，基于等效应力比表征的三维应力状态下模量试验应力比可实现不同试验条件下沥青混合料动态模量的统一表征，避免了路面结构设计时人为选取材料模量设计参数导致的设计结果不确定性。研究可为提...     

交联聚乙烯改性沥青混合料高温性能研究

为研究交联聚乙烯(XLPE)高温性能,采用了单轴重复蠕变试验,分析其蠕变曲线,并通过蠕变劲度模量、流变次数及永久变形量3个指标评价其性能。实验结果表明,XLPE有效降低了沥青混合料的蠕变速率,同时显著提高了沥青混合料的蠕变劲度模量,其流变次数也得以增加,但对流变次数所对应的永久变形量的影响没有一定规律。     

排水沥青混合料永久变形性能试验研究

采用单轴重复加载蠕变试验研究不同温度和不同应力条件下PA-13排水沥青混合料永久变形性能,给出了采用不同集料类型的PA-13排水沥青混合料永久变形曲线,分析了不同试验条件下材料永久变形及蠕变率曲线的特征参数变化规律,以此对排水沥青混合料高温稳定性进行评价。研究结果表明:不同集料的排水沥青混合料永久变形曲线呈现两阶段变化规律,迅速破坏的第三阶段只在高温高应力水平下才较为明显;随着温度及应力水平变化,永久变形曲线斜率b和蠕变率曲线截距a的变化规律能够表征材料高温性能,两个指标具有较好的区分度;采用石灰岩集料的排水沥青混合料由于较好的级配使其初始高温性能较好,但对于温度和应力水平影响的敏感性更大。     

水作用下基于单轴试验的沥青混合料高温性能研究

为了研究重复加载作用下水对沥青混合料高温性能的影响,深入分析了动态加载过程中混合料流变特性的演化规律。论文以AC-20沥青混合料为例,分析了水对沥青混合料损伤的机理,采用单轴重复加载试验,研究了不同水处理模式下沥青混合料永久变形规律。结果表明:水对沥青混合料的损伤是水剥离和泵吸效应综合作用的结果;混合料的高温性能随着荷载作用水平和试验温度的增加而变差,特别是在重载和高温条件下,混合料更容易发生塑性流动而出现高温失稳;同饱水浸泡处理相对比,冻融循环处理对混合料损伤更大,其造成的高温稳定性能衰减也更为严重。     

基于动态模量试验影响因素的灰关联熵分析

利用混合料动态模量参数计算的路面力学响应能更加接近路面对实际交通荷载的响应,能准确反应和评价实际沥青路面的高温性能。而荷载条件、环境温度、试验条件以及沥青混合料自身性质均会对动态模量试验造成影响。本文利用正交试验设计对不同试验温度、沥青用量、试验围压、加载频率、4.75mm筛余、试件厚度的SMA-16改性沥青混合料进行动态模量试验,分析各因素影响规律;运用灰关联熵分析方法,确定各影响因素与沥青混合料动态模量和相位角的关联程度。研究表明:对混合料动态模量指标影响的相对显著程度为:试验温度沥青用量试验围压加载频率4.75mm筛余试件厚度;对相位角指标的相对显著程度为:试验温度沥青用量加载频率4.75mm筛余试验围压试件厚度。     

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波间歇荷载,进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验.以流动数为评价指标,研究混合料性质(级配组成、沥青用量和空隙率)、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响,对永久应变与荷我作用次数的关系进行非线性回归分析,提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型.结果表明:AC16流动数最高,AC13C次之,而AC20和AC13F流动数相对较小;沥青用量增加0.5%,流动数下降20%～30%;空隙率从4%增加到7%,流动数下降50%左右,应力水平越大,温度越高,流动数越小,而降低幅度也减小;在极端高温和重载下,不同沥青混合料的流动数较小,其变化幅度不大,不足以明显区分混合料的高温性能.     

密级配环氧沥青混凝土动态模量及其主曲线

环氧沥青混凝土是一种成熟的长寿命材料,寿命最长的钢桥面使用超过50年仍保持良好服务状态。动态模量是沥青路面设计重要参数和混合料性能评价指标。为分析长寿命环氧沥青混合料动态模量和相位角对温度和加载频率的依赖性,建立环氧沥青混合料动态模量的主曲线方程,为环氧沥青混凝土性能分析与预测奠定理论基础。本文在测定了环氧沥青混凝土EAC-13不同温度及加载频率条件下的动态模量,并根据时温等效原理,采用非线性拟合方式建立了动态模量主曲线。结果表明,环氧沥青混凝土的动态模量随温度升高及加载频率的降低而减小,仍呈现出典型的粘弹性特性,拟合的动态模量主曲线相关性好,可预测特定加载条件下的动态模量。     

基于SPT试验的沥青混合料高温稳定性评价方法研究

为了分析动态模量|E*|、|E*|/sinφ指标预测评估沥青混合料高温稳定性的可靠性,进行了在不同应变和频率下的SPT动态模量试验,研究了沥青混合料的动态模量与相位角随频率的变化规律,同时对不同沥青混合料的动态模量|E*|及抗车辙因子|E*|/sinφ进行了对比分析。结果表明:沥青混合料不同频率下动态模量E*和|E*|/sinφ变化趋势大致相同,表明|E*|/sinφ可以作为SPT动态模量试验评价沥青混合料高温抗变形能力的参考指标;30#普通沥青混合料的高温抗变形性能最强。     

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。