高劲度模量沥青混合料力学性能试验研究

通过测试几种高劲度模量混合料在不同温度下回弹模量、动态模量和劲度模量,比较其高劲度混合料的性能,得出测试的高劲度模量混合料的回弹模量明显高于一般的沥青混合料;掺加一定比例外加剂PR.M可以提高沥青混合料的回弹模量;20℃劲度模量试验结果表明,橡胶沥青混合料劲度模量最高,硬质沥青、SBS改性沥青劲度模量相当,橡胶沥青混合料ARAC20达到了高劲度模量沥青混合料标准。     

加载方式对沥青混合料抗压回弹模量的影响分析

沥青混合料抗压回弹模量是路面结构设计中的重要参数。针对SAC沥青混合料,在大型精密设备——材料试验系统（MTS）上对其抗压回弹模量进行试验与分析。试验使用顶面法测试,分别采用了两种加载方式,一种为抗压强度分7级的加载方式,一种为0．7MPa分7级的加载方式。试验结果表明,采用抗压强度分7级的加载方式所得到的抗压回弹模量远大于0．7MPa分7级的测试结果。抗压强度分7级的加载方式与目前道路的受荷情况更为吻合,且与现行沥青路面设计规范的配套性更强。     

端部效应对沥青混合料力学和变形特性的影响

为了分析端部效应对沥青混合料的力学和变形特性的影响,采用单轴压缩试验测试了不同端面状态下沥青混合料的抗压强度和抗压回弹模量,评价了沥青混合料中沥青类型、级配和最大公称粒径等变量受到端部效应的不同影响;通过数字图像技术观察不同端面状态下试件的变形差异,进而使用电测局部应变的方法测试试件不同位置的横、纵向应变变化,提出回弹应变比的概念,分析了试件在不同端面状态下的变形规律。结果表明:减小端部约束后不同沥青混合料的强度和模量值均有所降低,但受材料骨架结构和刚度的影响降幅有所不同;试件在减小端面约束后横向变形明显增加,试件破坏由鼓形变为柱形;回弹应变比明显增大,数值存在大于0.5的情况,区别于泊松比的概念。鉴于端部效应对于不同类型沥青混合料影响的差异性,推荐在单轴压缩试验中采用蜡封法减小端部约束后再进行试验来评价沥青混合料的力学和变形特性。     

基于劈裂试验的沥青混合料拉压模量同步测试方法

为了较真实地表征沥青混合料的抗拉、抗压变形能力,提高其拉、压模量的测试效率与科学性,开展了沥青混合料直接拉伸、无侧限抗压以及基于劈裂试验的拉、压回弹模量试验。根据二维应力状态下的胡克定律,利用微积分原理,通过对试样中心水平径向和竖直径向应变函数进行积分,推导出劈裂试验中拉伸模量和压缩模量的解析算法,揭示了2种模量与荷载大小、试样尺寸、应变片长度、测试得到的拉压回弹应变和泊松比的定量关系。按劈裂试验方法同步测得的劈裂压缩模量与单轴压缩模量比较接近,偏差在2%之内;由于应力状态和应力水平的差别,劈裂拉伸模量与直接拉伸模量存在一定偏差,但亦在可接受的范围内。研究结果表明:沥青混合料存在明显的拉、压差异性,基于劈裂试验的沥青混合料拉、压模量同步测试方法能够提高沥青混合料拉、压模量的测试效率与科学性,可为沥青路面结构设计提供科学的设计参数。     

沥青混合料劈裂疲劳过程刚度衰减及路面模拟分析

为研究沥青混合料在使用过程中材料属性的变化规律,选择典型路面结构为载体探讨沥青混合料刚度衰减规律及衰减后路面力学状态。以AC-13C、AC-20C、AC-25C沥青混合料为研究对象,设计劈裂强度试验、劈裂疲劳试验得到其疲劳寿命。通过定义沥青混合料不同损伤程度D(0%、20%、40%、50%、60%、80%)及寿命比S,得出各疲劳损伤程度下沥青混合料疲劳作用次数。通过类比沥青混合料抗压回弹模量测试方法,提出了测定疲劳损伤后的劈裂回弹模量测试方法,导出劈裂刚度模量E的表达式;建立随疲劳损伤过程沥青混合料刚度衰减规律。通过ABAQUS有限元法模拟路面结构层和受力状况,将不同损伤程度刚度模量赋值于路面层状模型中,导出上面层竖向位移和下面层层底拉应力参数。结果表明:随着使用过程疲劳损伤不断累积,沥青混合料能刚度模量不断衰减;并且随刚度衰减,面层层底拉应力增加上面层抵抗变形能力下降而变形增加。     

环氧沥青混合料动态模量时温特性

为明确机场道面环氧沥青混合料动态模量的时温特性,对环氧沥青混合料EAC-13进行动态频率扫描试验,测试了6组不同温度、6组不同加载频率下的环氧沥青混合料动态模量,并建立了动态回弹模量时温方程,定义了粘性因子和弹性因子。结果表明:环氧沥青混合料的动态模量对加载频率的敏感性随着温度的升高而升高;动态模量由耗散模量和弹性模量共同构成,数值随着加载频率的变化而大幅波动。当温度升高时,环氧沥青混合料的粘弹性逐渐从弹性向粘性转变。在一定温度范围内,时温方程可以为环氧沥青混凝土道面的动态设计提供材料参数。     

沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法

为了弥补现有沥青混合料表面构造测试方法的不足,运用数字图像处理技术及频谱分析理论,提出了新型沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法。首先,运用二维数字图像处理技术从沥青混合料断面扫描数字图像中识取出混合料二维表面构造线;然后依据频谱分析理论,提出了表征沥青混合料表面宏观、微观构造水平评价指标L_(TX,0.5-31.5)和L_(TX,0.13-0.5)及表面构造分布特性评价指标L_(TX,m)。同时基于MATLAB,Visual Studio及Install Shield编程平台,开发了沥青混合料二维表面构造水平及分布特性测试分析软件。最后,分别将该方法与传统路面表面宏观、微观构造水平及其分布特性测试方法进行了室内对比测试试验。研究结果表明:该新型沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法,与传统路面表面宏观、微观构造水平及其分布特性测试方法所测结果之间具有良好的相关性,可准确测得沥青混合料表面宏观、微观构造水平及其表面构造分布特性。     

掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量试验研究

采用顶面法测试了掺RAP的水泥乳化沥青混合料中不同油石比、RAP掺量、水泥掺量、压实度和温度5个因素对其抗压回弹模量的影响。研究结果表明:掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量随乳化沥青油石比的增大而降低;抗压回弹模量随温度升高呈线性降低;抗压回弹模量随水泥用量的增大而增大,推荐水泥掺量为3%;混合料抗压回弹模量随着RAP掺量的增大而增大,建议RAP掺量控制在50%范围以内;压实度对添加RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量的影响显著。     

大空隙沥青混合料动态模量预测与方法研究

随着沥青混凝土路面力学-经验设计和分析方法的发展,路面材料参数的研究显得越来越重要.本研究利用MTS材料试验系统对ATPB- 25和ATPB- 30两种沥青混合料进行了动态模量试验测试.试验测试中,根据ATPB型沥青混合料所处的温度环境设定了不同的测试温度和加载频率.并根据动态模量测试的结果,生成了该型沥青混合料全时域...     

基于间接拉伸动态模量试验的沥青混合料泊松比研究

泊松比是粘弹性材料力学本构模型的基本输入参数,同时也是有限元分析必须输入的参数。对于粘弹性材料而言,沥青混合料在荷载作用下的变形包含弹性的储能模式部分,还包括由于材料的内粘滞作用造成的耗能模式部分,因此,假设沥青混合料的泊松比为常量显然是不合理的。基于间接拉伸动态模量试验表明:沥青混合料的泊松比在不同的温度与加载频率下是不同的。运用Gauss-Newton迭代法对AASHTO泊松比预估模型进行了修正,并运用最小二乘法构建一个新的泊松比预估模型,验证试验表明新预估模型较修正的AASHTO模型预估效果更好。     

基于实测与预测的沥青混合料回弹模量与温度的关系

我国沥青路面设计采用20℃抗压回弹模量和15℃劈裂模量作为设计标准,不能够反应温度变化对沥青混合料性能的影响。新颁布的沥青路面设计规范虽然采用了动态回弹模量,但仍然是采用20℃模量值。本研究通过采用不同型号沥青(70#、90#、SBS改性70#、SBS改性90#)及不同集料级配(AC-13、AC-16、AC-20)组成12种不同型号沥青混合料,采用马歇尔试件与静压法测试在不同温度(±60℃)下的沥青混合料抗压回弹模量,建立沥青混合料回弹模量与温度的回归关系。通过与其它方法得到的沥青混合料回弹模量预测结果对比分析,评价不同预测方法的技术特点。结果表明,沥青混合料回弹模量与温度有较好的回归关系,研究结果可以为沥青路面与材料设计提供一定的技术参数。     

沥青混合料热氧老化产生的CO_2排放量评价

通过便携式红外线CO_2分析器测试分析了热拌基质沥青混合料、热拌改性沥青混合料、温拌改性沥青混合料在加热过程中氧化老化产生的CO_2排放量及其与加热温度的关系。试验结果表明:沥青混合料热氧老化过程中产生的CO_2与加热温度呈明显的指数相关关系;改性沥青抗氧化老化能力要比基质沥青更强,而温拌剂的使用也可以提高沥青混合料的抗氧化老化能力,且还可以大幅降低混合料CO_2排放量;最后推荐了沥青混合料热氧老化过程中产生的CO_2排放量定量测试方法。     

表面能理论在沥青与沥青混合料中应用研究进展

为了促进表面能理论在沥青与沥青混合料中应用研究,对沥青、集料表面能测试方法尤其是躺滴法与柱状灯芯技术进行了综述,对表面能在沥青与沥青混合料中的应用进行了探讨,并对表面能测试与应用中存在的问题进行论述。综合分析表明:使用表面能理论进行沥青混合料抗水损害评价具有较好的应用前景,但表面能测试方法与应用评价模型仍有较多方面有待研究与改进。     

高模量沥青混合料的力学性能试验研究

为提升普通沥青混合料的模量,采用DXG-2高模量剂,分别对高模量沥青混合料进行劈裂强度、静态回弹模量及动态模量试验,并对力学性能进行对比分析。结果表明:随高模量剂的增加,混合料的抗压强度、静回弹模量逐渐增大,劈裂强度先增大后减小;高模量剂掺量＞0.6%时,其劈裂强度会随之减小,施工中高模量剂量应控制在0.6%为宜;在相同温度和频率下,随着高模量剂用量的增加,沥青混合料的相位角逐渐减小;在同一温度和相同的加载条件下,随高模量掺量的逐渐增加,混合料的动态模量逐渐增大;随着加载频率的增加,混合料的动态模量也会逐渐增大,随着温度的提升,动态模量逐渐减小。     

高性能桥面铺装沥青及沥青混合料性能研究

开发了用于桥面铺装的沥青和沥青混合料,并对其性能进行了研究。高性能沥青是在基质沥青混合料中添加SBS改性剂和烃类物质改性而来。对高性能沥青进行了多种性能测试实验,结果表明高性能沥青的抗疲劳性能和抗低温开裂性能明显比基质沥青和SBS改性沥青好;混合料也进行了多种实验测试,结果表明高性能沥青混合料的疲劳寿命比SBS沥青混合料高3倍,而且抗水稳定性也非常好。最后进行的小尺寸加速加载试验证实了高性能沥青混合料的良好性能。     

超声波测试方法在沥青混合料冻融试验中的应用

基于超声波传播原理,将超声波测试方法引入到沥青混合料的冻融试验中.通过对试验结果的分析,讨论了试验数据离散性较大的原因,提出了影响超声波测试方法精度的多重因素;进而基于微观结构分析对试验数据提出了合理的修正方法,并推荐了超声波测试方法在沥青混合料冻融试验中应用的经验公式;最后通过对比试验验证了经验公式形式的正确性.结果表明,修正后的超声波传播速度能表征沥青混合料冻融后的劈裂强度,两者之间有着很好的指数关系.     

沥青混凝土路面分析仪APA的发展与应用

沥青混凝土路面分析仪APA,是一种以沥青混合料轮辙深度为主要评测指标的试验室加速加载测试装置,近年来其广泛应用于沥青混合料的车辙性能评价中,并且得到了逐步的发展。对APA的发展过程以及其在沥青混凝土路面中的应用进行了详细介绍,而后对其优缺点进行了分析,为其进一步发展做了有益的探索。     

基于足尺加速加载试验的现役沥青路面疲劳特性研究

为了对现役沥青路面的疲劳性能进行评价,在上海的某在役高速公路上选取了3个加载区进行了足尺加速加载试验。加速加载试验过程中,对开裂现象进行了观测并采用地震波地质分析仪对沥青层的地震波模量进行了检测。检测结果表明,随着加速加载作用次数的增加,路面沥青层的地震波模量不断降低,沥青层的地震波模量与加速加载作用次数具有较好的指数函数关系。加速加载试验结束后,在各加载区和非加载区进行了取芯,并通过劈裂强度试验和劈裂疲劳试验对现场沥青混合料的劈裂强度和疲劳抗力进行了评价。劈裂疲劳试验结果表明,随着沥青混合料所经受加速加载作用次数的增加,沥青混合料的初始劲度模量和疲劳寿命总体上不断下降,且加速加载作用对上面层混合料疲劳抗力的影响相比中、下面层混合料更为显著。基于Miner法则对现役沥青混合料的剩余疲劳寿命进行了预估。     

利用格形模型预测沥青混合料的等效弹性性质

通过建立沥青混合料的三维随机格形模型，加载适当载荷和边界条件求解后，采用体积平均法得出混合料等效弹性性质；大量重复随机投放过程可获得沥青混合料等效弹性参量的分布，卡方检验结果表明：等效弹性模量服从正态分布，期望值处于Paul上下限之间，并且接近上限值：同时，由于骨料分布的随机性，沥青混合料不同方向等效泊松比的期望值和标准差存在很小的差异，体现出很弱的各向异性性质。随着骨料体积分数的增加，沥青混合料等效弹性模量的期望值增大，而标准差减小。骨料和沥青砂的弹性模量越接近，等效弹性模量的的标准差越小。沥青砂弹性模量的变化对沥青混合料等效弹性模量的影响最大：     

SBS和TLA改性沥青AC-13混合料动态模量研究

采用万能材料试验机(MTS),在不同温度和加载频率下对湖沥青(TLA)改性沥青和SBS改性沥青AC-13混合料的动态模量进行测试;基于西格摩德沥青混合料通用方程生成沥青混合料的动态模量主曲线,对TLA和SBS改性沥青混合料的动态模量的时间-温度效应进行研究。结果表明,沥青混合料的动态模量随着试验温度的提高而降低;随着加载频率的增大,沥青混合料的动态模量增大,且动态模量对温度的依耐性减小;SBS改性沥青混合料的高温性能优于TLA改性沥青混合料,两者的低温性能基本持平;在中等加载频率范围,TLA改性沥青混合料对温度的敏感性大。