沥青结合料离散元模型

基于Burgers流变模型，可以利用中心差分法建立并推导沥青结合料的离散元模型，并可使用二维颗粒流模拟程序（PFC2D）实现从数值上预估沥青结合料的流变特性。该模型和PFC2D预测结果的高可靠性均得到了充分的验证。     

再生沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真

根据新拌沥青混合料细观力学研究现状,提出了基于三维离散元方法和虚拟图像技术的再生沥青混合料细观力学仿真思路,并介绍了实现过程.利用虚拟图像技术,生成基于再生沥青混合料细观结构的虚拟试件,建立了离散元细观模型,提出了细观模型参数的确定方法.利用再生沥青胶浆单轴静态蠕变试验,获得了再生沥青胶浆的细观模型参数.依据时温等效原理,进行了粘弹性参数转换,以提高模型的计算效率.采用PFC3D离散元方法,利用PFC自带的FISH语言,编制相应的程序,输入转换后得到的模型参数.使用模型参数模拟再生沥青混合料单轴静态蠕变的虚拟试验,并与再生沥青混合料室内试验结果进行对比,验证了虚拟试验的合理有效性.     

采用动态剪切流变试验评价沥青高温性能

沥青结合料的质量好坏直接影响到沥青路面的使用性能及使用寿命,通过对8种沥青结合料经PTFO老化前后进行动态剪切流变试验测定的车辙因子评价沥青结合料的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能就越好。     

不同养护剂参量对老化沥青高温流变性能的影响研究

针对国内沥青路面早期破坏现象,尝试采用添加养护剂的方式延长路面使用寿命并对其进行性能恢复,采用SHRP标准中动态剪切指标G'/sinδ来评价老化沥青及不同养护剂参量下沥青胶结料高温流变性能,并通过该指标判断养护剂参量对老化沥青高温流变性能恢复的阀值点,可为沥青路面的养护提供借鉴.     

Sasobit温拌沥青胶结料性能分析研究

对不同Sasobit掺量下的温拌沥青进行进行常规性能、动态剪切(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验,分析研究Sasobit 对温拌沥青高低温性能的影响,并采用粘温曲线确定最佳掺量及降温幅度,结果表明,Sasobit能够改善沥青结合料的高低温性能,最佳掺量为3%～4%.     

沥青混合料单轴压缩试验的细观分析

运用基于离散元法的二维颗粒流程序PFC2D模拟沥青混合料单轴压缩试验,选择连续密级配AC-13作为研究对象,得到模拟试验与实际室内试验试件的应力-应变曲线,二者的结果较吻合。输出模型图、颗粒间接触力图、颗粒位移图,从细观角度分析沥青混合料的性质,分析结果更加准确、合理,克服了单纯从宏观角度分析沥青混合料性质的片面性。     

基于计算流体动力模型的沥青胶浆流变特性模拟

采用计算流体动力模型,对旋转黏度仪进行了数值模拟。利用数值技术和复杂的流变模式,将沥青胶浆中假塑性和触变性等不同的效应予以区隔。除此之外,填缝料颗粒移动的效应也予以界定和模型化。研究显示:使用适当的计算流体动力模型能够量化和模拟上述这些重要的效应,且旋转黏度仪所使用的传统稳态流黏度方程式并不能适用于含有填缝料的沥青胶浆。     

橡胶颗粒沥青混合料的受力及变形微观分析

为研究微观条件下橡胶颗粒沥青混合料的受力及变形,运用离散元软件PFC2D分别对两种级配类型的橡胶颗粒沥青混合料建立离散元随机模型,分析了橡胶颗粒沥青混合料在荷载作用下的受力情况与变形规律。得出结论:两种级配类型橡胶颗粒沥青混合料的变形能力均较大,承载力均较低,在工程运用中应结合实际情况合理选择;连续级配橡胶颗粒沥青混合料的承载能力小于间断级配;连续级配橡胶颗粒沥青混合料的变形能力小于间断级配。     

旧路面回收沥青胶结料性能的试验分析与评价

阐述了沥青老化的机理,介绍了旧路面沥青室内回收试验方法。通过70#道路石油沥青和回收沥青胶结料常规性能和SHRP指标的对比试验研究,分析了回收沥青胶结料的性能,以便了解回收沥青的老化程度和流变特性,为回收沥青的再生提供依据。     

废植物油再生沥青结合料性能研究

为解决传统矿物油沥青再生剂稳定性差、价格高等问题,采用煎炸后的废植物油(WVO)对老化沥青进行再生,研究不同掺量的废植物油对老化沥青物理性能指标、高温流变性质、低温弯曲流变性质和微观结构特性的影响.结果 表明:随着废植物油掺量的提高,老化沥青的延度及针入度逐渐升高,软化点及布式黏度逐渐降低;相位角δ逐渐增大,复数剪切模量G*和车辙因子G* /sinδ逐渐减小,沥青结合料抗车辙能力下降;同时老化沥青的蠕变劲度模量S值降低,蠕变速率m值升高,低温抗开裂能力提高.为保证再生沥青有良好的高低温性能,推荐废植物油掺量控制在7％～10％范围内.老化及废植物油的再生,引发了沥青微观结构特征的演变,废植物油的再生作用恢复了老化沥青中的"蜂形"结构,沥青表面高度及表面粗糙度增加.由老化及再生作用引起的沥青微观结构特征演变与宏观流变性能之间存在可量化表征的相关关系.     

基于PFC3D的低空隙率沥青混合料设计研究

为进一步提高沥青路面的抗病害能力,基于对沥青混合料配合比设计方法和PFC3D模拟的充分把握,提出了改进的配合比设计方法,通过高、低温性能,以及水稳性和疲劳寿命试验,对设计得到的MAC-13和普通AC-13混合料进行了比较分析。结果表明:MAC-13很好地保持了密级配沥青混合料的水稳性,高温性能得到很大程度的提高,低温和抗疲劳性能亦满足要求; PFC3D模拟对于沥青混合料设计具有很好的适用性,其设计得到的低空隙率沥青混合料性能较好。     

考虑应变和加载频率的RAP沥青混合料疲劳特性分析

系统研究了RAP、加载频率和应变水平对沥青混合料及结合料的疲劳特性的影响,并确定了沥青混合料和结合料疲劳寿命之间的关系。通过梁疲劳试验对两种沥青混合料的疲劳特性进行了对比分析,一种含有RAP,一种不含RAP;分别从这两种混合料中提取了沥青结合料,并进行重复加载疲劳试验。结果表明:RAP会降低沥青混合料的疲劳寿命,延长沥青结合料的疲劳寿命;加载频率越高,沥青混合料和沥青结合料的疲劳寿命越长;应变水平越高,沥青混合料和结合料的疲劳寿命越短。     

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。     

沥青混合料蠕变模型的改进及其参数确定

现有力学模型不能全面描述沥青混合料的蠕变,因此根据沥青混合料三阶段的蠕变特性,对Burgers模型中表征粘性流动的外部粘壶进行改进,认为其粘滞系数先增大后减小.推导了改进模型的本构方程,得到了蠕变应变、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式;运用最小二乘原理,建立了模型参数的确定方法;通过两个实例验证了改进模型的正确性.研究表明改进模型拟合曲线与实测应变吻合较好,相关性系数高,而且计算得到的流变时间与实测流变时间误差较小,说明该力学模型能够反映下沥青混合料第三阶段的蠕变,而流变时间Ft可作为研究沥青混合料蠕变性能的一个重要指标.     

彩色沥青的制备及其路用性能研究

通过引入一种"临界胶凝材料"-聚合物B,制备了一种新型彩色沥青结合料,采用沥青常用三大指标及粘度试验评价彩色沥青结合料的性能,确定彩色沥青结合料中各组分的最佳配比,并对比市售彩色沥青产品对彩色沥青结合料的高温性能、低温性能及老化性能进行评价。在此基础上,对比市售同类产品对彩色沥青混合料的路用性能进行试验评价。试验表明,制备的彩色沥青结合料的混合料各项性能均表现优良。     

沥青混合料劈裂试验的颗粒流程序模拟研究

为了从细观角度模拟分析沥青混合料的低温开裂行为,选取了4种集料类型、4种矿料级配类型,运用颗粒流程序PFC2D内置"Fish"语言,重构了包含沥青砂浆和粗集料在内的沥青混合料细观数字试件,采用离散元方法实施了虚拟劈裂试验。研究结果表明:离散元模拟得到的劈裂抗拉强度与室内试验结果的匹配程度较好;试件在加载至峰值荷载前,内部已萌生一定数量微观裂纹,极值点荷载后微观裂纹数量大幅增加;高强度集料组成的混合料基本沿着集料与砂浆的界面发生破坏,低强度集料则部分会被裂纹贯穿;基于颗粒流程序的虚拟劈裂试验可以作为研究沥青混合料断裂特征的辅助手段。     

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。     

关于沥青混凝土路面坑槽静力热压修补方法的几点探讨

基于静力热压条件下对高温热沥青混合料剪切流变密实机理的分析,建立高温热沥青混合料的流变模型,并通过坑槽修补密实性验证试验．可证明所提方法的可行性和有效性。     

温拌再生沥青胶结料二次老化性能

为研究温拌再生沥青胶结料的二次老化性能,以2种常用温拌剂为基础,考虑再生剂与不同改性剂复杂耦合作用,提出3种不同的再生方案;基于动态剪切流变试验,分析3种不同温拌再生方案下的沥青胶结料在二次老化前后、不同二次老化程度下的黏弹性能、抗车辙性能及抗疲劳性能的变化规律,通过傅里叶红外光谱试验和环境扫描电镜试验分析了不同温拌再生方案下沥青胶结料表面化学官能团及其微观结构的变化规律。研究结果表明:Sasobit温拌剂较大程度提高了再生沥青胶结料在二次老化后的弹性特征及抗车辙性能,但其疲劳寿命在5%应变水平及二次老化作用下小于10 000次;Evotherm 3G与SBR胶乳及胶粉的结合在一定程度提升了再生沥青胶结料在二次老化后的高温性能,且保留了原有的低温性能,其与SBR胶乳的结合呈现出最佳的黏弹性能,而其与胶粉的结合呈现的不可恢复蠕变柔量在二次老化后仍小于0.05,展现出极佳的抗车辙性能;微观化学物理特性分析结果揭示了不同再生方案下的二次老化机理,其化学官能团及微观结构表征的变化规律与动态流变剪切特性的变化规律呈现出较好的相关性。      

基于旧水泥路面沥青加铺结构的应力吸收层路用性能

应力吸收层在抑制旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的形成方面具有良好的效果。采用不同沥青结合料和矿料级配的应力吸收层混合料分别进行低温弯曲破坏试验,并利用3种沥青结合料与推荐级配的混合料分别进行拉伸与拉压疲劳试验,分析沥青结合料种类与矿料级配对应力吸收层材料低温抗裂性的影响以及沥青结合料对混合料抵抗拉伸变形与拉压疲劳性能的影响。试验结果表明：矿料级配与沥青结合料类型对其路用性能均有显著影响,可通过优化矿料级配和改善沥青结合料性能提高应力吸收层低温抗裂与抗疲劳性能,其中自主研发的高黏度SBS改性沥青Sampave与国外的STR ATA用高黏度SBS改性沥青结合料的应力吸收层混合料性能基本接近。