新疆岩沥青改性沥青混合料疲劳性能的试验研究

为了揭示岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用MTS-810材料试验系统,分别对普通重交沥青混合料、SBS改性沥青混合料和岩沥青改性沥青混合料等3种混合料进行了不同应力比下的疲劳试验,建立了3种沥青混合料的S-N疲劳方程,并对3种沥青混合料的疲劳试验结果进行了比较.在相同的应力比试验条件下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最大,普通重交沥青混合料的疲劳寿命最小.岩沥青改性沥青混合料S-N疲劳方程参数k最大,n最小.研究结果表明:两个疲劳方程参数k和n均证实了岩沥青改性沥青混合料具有较好的抵抗疲劳荷载的能力.在荷载水平增加相同幅度的情况下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小.在相同的级配、油石比和荷载条件下,其疲劳耐久性最好.     

基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法

在不同的温度下进行沥青混合料剪切性能试验,结果显示:随着温度的升高,沥青混合料的抗剪强度减小,剪切模量也变小.抗剪强度与剪切模量有较好的相关性.具有较高抗剪强度的沥青混合料也具有较大的剪切模量,在车辆荷载作用下不会产生较大的剪切疲劳变形.与剪切疲劳变形试验相比,抗剪强度试验相对简便和快速,在确定抗剪强度与剪切模量之间的关系后,就可以直接采用抗剪强度试验来评价沥青混合料抵抗剪切变形的能力.     

基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法

在不同的温度下进行沥青混合料剪切性能试验．结果显示：随着温度的升高,沥青混合料的抗剪强度减小,剪切模量也变小。抗剪强度与剪切模量有较好的相关性。具有较高抗剪强度的沥青混合料也具有较大的剪切模量,在车辆荷栽作用下不会产生较大的剪切疲劳变形。与剪切疲劳变形试验相比,抗剪强度试验相对简便和快速,在确定抗剪强度与剪切模量之间的关系后,就可以直接采用抗剪强度试验来评价沥青混合料抵抗剪切变形的能力。     

沥青混合料疲劳性能影响因素的灰关联分析

荷载条件，环境条件以及沥青混合料本身性质都会影响沥青混合料的疲劳性能，研究了荷载间歇时间、加载频率，试验温度，空隙率，沥青针入度，沥青用量六因素对沥青混合料疲劳性能的影响程度。首先将影响因素适当组合，在MTS材料试验系统上进行了不同条件下的应力控制的疲劳试验；然后灰关联的分析方法，分析了各影响因素与沥青混合料疲劳寿命的关联程度；最后，讨论了各因素是如何影响沥青混合料的疲劳性能的，研究表明，各因素对沥青混料疲劳性能影响程度大小顺序为：荷载间歇时间→试验温度→沥青针入度→加载频率→混合料空隙率→沥青用量。     

基于神经网络理论的沥青混合料疲劳性能的预测模型

荷载条件、环境条件以及沥青混合料性质都会影响沥青混合料的疲劳性能。而疲劳试验所得出的疲劳方程不能反映众多因素对沥青混合料疲劳性能的影响。本文将荷载间歇时间、加载频率、试验温度、沥青混合料空隙率、沥青软化点、沥青用量等6个影响因素适当组合,在MTS材料试验系统上进行了不同条件下的应力控制的疲劳试验;然后,运用遗传算法和神经网络理论来考虑各因素对沥青混合料疲劳性能的影响,得出一种较为完善的沥青混合料疲劳性能的预测模型。研究表明,这种方法是科学和可行的,所得出的预测模型的精度较高。     

沥青含量对混合料疲劳极限特性的影响

利用马歇尔试验确定了沥青混合料的最佳沥青含量,采用控制应变的小梁疲劳试验,研究了最佳沥青含量和富沥青含量混合料弯拉劲度模量随应变水平的变化规律,得到了应变水平与荷载作用次数模型,并分析了2种混合料在不同应变水平和轴次下的疲劳特性。分析结果表明:不同应变水平下,2种混合料弯拉劲度模量随荷载作用次数变化规律基本一致,高应变水平下弯拉劲度模量迅速衰减,低应变水平下初始阶段模量明显降低,随后趋于平缓;以弯拉劲度模量降为初始值的一半作为破坏标准,2种混合料疲劳寿命和应变的关系都呈非线性特征,且低应变水平下曲线呈现典型的渐近线趋势,表明2种沥青混合料具有类似的疲劳极限特性;富沥青含量混合料在高应变水平下对疲劳极限特性影响有限,只有当应变水平小于100με时才对疲劳寿命有明显改善;在进行永久性沥青路面沥青层设计时,不能简单通过增加沥青含量减薄沥青层厚度。     

沥青混合料的疲劳试验与疲劳寿命预测

采用正弦渡荷载对沥青混合料小梁试件的疲劳特性进行了试验研究,并用累积耗散能原理对其疲劳寿命进行预测。试验结果表明：随着加载应力水平的提高,其疲劳寿命是不断降低的。沥青混合料的耗散能能够较好地反映沥青混合料的疲劳过程,是分析和预测沥青混合料疲劳特性的有效方法。     

玄武岩纤维增强沥青胶浆及沥青混合料抗疲劳性能研究

沥青路面通车使用后,会受到车辆荷载和温度的反复作用,当达到一定程度后,就会产生疲劳开裂。为了分析不同玄武岩纤维掺量对沥青混凝土抗疲劳性能的影响,对不同玄武岩纤维掺量的沥青胶浆进行了动态剪切流变试验和DSR时间扫描试验,对不同纤维掺量的沥青混合料进行了弯曲疲劳试验。结果表明：玄武岩纤维能增强沥青胶浆及沥青混合料的抗疲劳性能,并随着纤维掺量的增大而增强,但受拌合分散性影响,存在最佳掺量,沥青混合料应变水平与疲劳寿命呈良好的双对数线性关系。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能研究

以SMA-10为例,通过动态剪切流变试验、简支梁弯曲蠕变试验、水稳定性试验、车辙试验以及动、静态蠕变试验、恒高度重复剪切试验和4点弯曲疲劳试验,研究了木质素纤维、矿物纤维、聚丙烯腈纤维对沥青胶浆及沥青混合料路用性能的影响。结果表明:纤维的加入可以明显改善沥青胶浆和沥青混合料的高温性能,但同时降低它们的低温抗裂性能;矿物纤维沥青混合料的冻稳定性和高温性能最好,聚丙烯腈纤维沥青混合料的疲劳性能最好;车辙试验、动态蠕变试验和恒高度重复剪切试验结果之间具有良好的相关性,能较好地反映不同纤维对沥青混合料高温性能的影响,而动态蠕变试验得出的黏弹性常数可用来预估沥青面层的车辙。     

基于半刚性沥青路面混合料的疲劳和断裂分析

分析了半刚性渐青路面在重复荷载作用下产生的疲劳和开裂，提出了作用应变对沥青混合料的疲劳性质的重要性。从实验室的研究资料表明，沥青和集料两的性质都影响着混合料的疲劳特性。集料级配，混合料密度和沥青的流变性质对达到破坏的荷载重复次数都有一定影响。用应力控制方法时，疲劳寿命随着混合料劲率的增加而增加。但是，用应变控制方法时观测到的却是相反的趋势，即疲劳寿命随着劲度的增加而减小。结合半刚性沥青路面混合料的疲劳和断裂进行了阐述，并预估其在正常使用下的疲劳寿命。以提高疲劳强度，延长路面使用年限，为路面设计提供参考。     

沥青混合料常应力弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC-13、AC-20、ATB-25三种类型沥青混合料试件进行常应力三分点小梁弯曲疲劳试验,分析温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶结料,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;施加相同应力时,低温条件下沥青混合料的疲劳寿命较高温条件下高;而同一应力比时,高温条件下沥青混合料的疲劳寿命较低温条件下高;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

基于不同加载模式的沥青零剪切粘度研究

为了得到合理的评价沥青高温性能的指标,通过对不同沥青的动载和静载试验,分析了零剪切粘度(ZSV)在不同加载方式下的变异,研究了该指标对于评价沥青高温性能的适用性和可行性,评价了不同流变模型对高温性能拟合参数的影响。分析结果表明:通过动态频率扫描的图形外延可以直接得到基质沥青的ZSV值,改性沥青在低剪切速率下无法进入粘性流动状态,不能通过试验的图形外延直接得到零剪切粘度;采用静态加载拟合得到的ZSV值均小于动态加载的ZSV值,但通过Carreau模型对动载试验结果进行拟合与通过离散延迟谱对长时间静载蠕变试验结果进行拟合的ZSV值相关性最好,可以共同作为沥青路用性能的高温评价指标。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能研究

以SMA - 10为例,通过动态剪切流变试验、简支梁弯曲蠕变试验、水稳定性试验、车辙试验以及动、静态蠕变试验、恒高度重复剪切试验和4点弯曲疲劳试验,研究了木质素纤维、矿物纤维、聚丙烯腈纤维对沥青胶浆及沥青混合料路用性能的影响.结果表明:纤维的加入可以明显改善沥青胶浆和沥青混合料的高温性能,但同时降低它们的低温抗裂性能;...     

沥青疲劳性能评价指标

为了确定沥青疲劳性能的评价指标,进行了5种沥青(烯烃类、天然沥青类、硬质沥青类、A-70#沥青和SBS沥青)及沥青混合料的室内疲劳性能试验,采用模量衰减到初始值的50%Nf50、累积耗散能比偏离无损直线20%对应的Np20、累积耗散能和疲劳因子G*sinδ 指标,分析各评价指标对加载模式的依赖性和各评价指标之间的区别与联系.结果表明,疲劳因子G*sinδ和累积耗散能无法明确确定沥青的疲劳寿命,不宜作为高模量沥青结合料的疲劳性能评价指标;在相同加载条件下, Np20约为Nf50的0.725倍,建议采用Nf50评价沥青结合料的疲劳性能.      

基于疲劳性能的沥青混合料组成优化

分析了沥青混合料组成结构对其疲劳性能的影响,采用BP神经网络和遗传算法相结合的方法,以疲劳性能为目标进行了沥青混合料性能优化设计,获得了4.75mm筛孔通过率、0.075mm筛孔通过率、粉胶比、空隙率与疲劳性能之间的关系,为更好地以性能为中心进行沥青混合料设计提供了参考.     

基于疲劳性能的沥青混合料组成优化

分析了沥青混合料组成结构对其疲劳性能的影响,采用BP神经网络和遗传算法相结合的方法,以疲劳性能为目标进行了沥青混合料性能优化设计,获得了4.75mm筛孔通过率、0.075mm筛孔通过率、粉胶比、空隙率与疲劳性能之间的关系,为更好地以性能为中心进行沥青混合料设计提供了参考.