干拌胶粉改性沥青混凝土松弛性能的细观研究

沥青混凝土的松弛性能与低温抗裂性能密切相关,为了研究废旧轮胎胶粉对沥青混凝土松弛性能的影响,基于复合材料细观力学理论,将胶粉改性沥青混凝土视为由沥青混凝土和胶粉组成的两相复合材料,建立了胶粉改性沥青混凝土的松弛性能预测模量,通过沥青混凝土和胶粉黏弹性能参数的输入,对胶粉改性沥青混凝土的松弛性能进行预测分析。结果表明:胶粉的掺入使得沥青混凝土的松弛模量降低,提高了低温抗裂性能。考虑胶粉黏弹性能对松弛性能预测结果的影响很小,可以将模型进行简化,在预测时可以将胶粉视为弹性材料忽略其黏弹性能。     

PAN纤维对排水性沥青混凝土抗车辙性能的影响

为提高排水性沥青路面抗变形性能,利用高性能纤维-聚丙烯晴纤维(PAN)对多孔沥青混合料进行路用改性。通过构建的纤维增效沥青混凝土的黏弹性模型,推导出材料力学分析模型的本构关系及其松弛模量、蠕变柔量的理论表达式。利用车辙试验,获取各个温度下多孔沥青混合料本构模型的基本参数,并将该预测模型推广到有限元仿真分析。纤维掺入比、长径比和材料的弹性模量对沥青混凝土抗形变的能力研究表明:PAN纤维掺入量、比半径对排水性沥青混凝土的蠕变柔量和松弛模量增效作用较大,而纤维弹性模量的增效作用较小。在试验范围,多孔沥青混凝土(OGFC-13)的聚丙烯晴纤维(PAN)最佳掺入比、长径比分别为0.3%～0.4%、900。因此,施工中纤维的和易性与分散性不足,是制约纤维对大孔隙沥青混凝土路用性能增强的主要因素。     

沥青混合料车辙形成过程蠕变损伤的数值分析

将损伤演化律应用到无损的黏弹性本构模型中,以描述沥青混合料的蠕变损伤行为。采用阶跃式损伤演化律,近似刻画损伤增长,获得了与试验结果比较吻合的沥青砂、沥青混合料完整的3阶段蠕变曲线;结合现有商业有限元软件,模拟了沥青混凝土路面的车辙形成过程,得到了车辙深度随时间增长曲线和车辙形成过程中不同时刻的损伤演化云图,对于揭示沥青混凝土路面车辙形成的原因和机理有重要意义。     

高黏沥青砂的松弛特性研究

以温度、加载速率、初始应变为影响因素,通过单轴拉伸松弛试验对高黏沥青砂的松弛特性进行研究。首先,将高黏弹性沥青砂切割成工字形试件。然后,在单轴拉伸强度试验过程中发现采用预切缝工字形试件能充分表达沥青混合料抗拉伸性能并确定了松弛试验的初始应变值。试验表明:在不同温度下高黏沥青砂呈现明显且相似的松弛特性,其松弛模量与加载速率成正相关;随着初始应变值的增加松弛模量呈先增后减的趋势,这是因为高黏沥青砂也从线弹性变形到弹塑性变形甚至出现损伤,而且随着初始应变值增大损伤程度也同样增长并发育成为裂纹;高黏沥青砂的松弛特性随温度变化响应迅捷,当温度偏低时有可能导致破坏过程提前;利用六单元广义Maxwell模型可以很好地刻画其松弛特性,为今后高黏沥青砂损伤模型的探究提供基础。     

重冰冻区低温-荷载耦合作用下玄武岩纤维沥青路面的抗裂性能

针对内蒙古重冰冻区沥青路面所处的严寒工作环境及路面病害,提出基于抗裂性能的路面结构控制指标。利用Ansys有限元软件建立新建玄武岩纤维沥青路面结构的计算模型和出现裂缝后的路面计算模型,通过室内试验确定玄武岩纤维沥青路面力学参数、热物性参数与其他参数,分别对其低温-荷载耦合作用下的抗裂性能指标进行计算分析,并对玄武岩纤维沥青混合料疲劳寿命进行测试,验证有限元模拟结果的正确性。研究表明:低温-荷载耦合作用下,易裂点位处新建玄武岩纤维沥青路面各项抗裂指标均有所提升;不同荷载位置对含裂缝玄武岩纤维沥青路面不同裂缝扩展时期的影响具有差异化;含裂缝玄武岩纤维沥青路面在低温-正载K_Ⅰ、低温-偏载K_Ⅰ和低温-偏载K_Ⅱ作用下易裂系数指标K_R都较小;在不同温度和应力水平下,玄武岩纤维沥青混合料疲劳寿命始终显著高于普通沥青混合料。     

纤维沥青混合料特性的试验研究

通过对沥青混合料掺加纤维加筋稳定剂的研究,系统分析了纤维加筋稳定剂沥青混合料的路用性能,探讨了纤维加筋稳定剂增强沥青混合料的强度形成机理,并与普通密级配沥青混凝土进行了对比分析。结果表明:纤维能够增强沥青的粘滞性,加强力学性能;提高沥青混合料的耐老化性和水稳定性,增加沥青路面的耐久性和抗裂性能;纤维在沥青中起到加筋作用,增强沥青混合料的弹性恢复性能,显著改善其温度稳定性。沥青混合料掺加纤维加筋稳定剂具有较好的路用性能。     

水泥混凝土路面加铺沥青面层试验路性能研究

为探索旧水泥混凝土路面的最优加铺方案,铺筑了6段不同沥青加铺层厚度、沥青混合料孔隙率和防反射裂缝措施的沥青加铺层试验路,并采用ARAN9000多功能道路检测车等设备,通过裂缝反射率和表面破损率对运营3年后的路面进行了使用状况评价。结果表明：沥青加铺层厚度越大,抗裂效果越好;满铺聚酯玻纤抗裂布抗裂效果较高弹性应力吸收层及高弹性橡胶马蹄脂应力吸收带抗裂效果好;开级配沥青混合料较密级配抗裂效果显著好。研究以工程为载体,对旧水泥混凝土路面加铺沥青层具有指导意义。     

超黏磨耗层与纤维同步碎石封层的应用对比研究

超黏磨耗层技术(NovaSurfacing)结合了超薄磨耗层(NovaChip)和微表处(MicroSurfacing)两种技术的优点,在使用纤维与高黏改性乳化沥青后,提高了磨耗层对路面的吸附能力,在增强了抗磨耗能力和封水性能的同时,延长了道路的使用寿命。而纤维同步碎石封层(Synchronous Surface Dressing)通过喷洒两层改性乳化沥青,并使用纤维和单一粒径集料后,有效地提高了封层与原路面的黏结,增强了路面的防水性能,增大了路面纹理与抗滑性能。两种养护技术都十分适用于沥青混凝土路面预防性养护工程。     

基于黏弹原理的热再生沥青低温抗裂性分析

针对目前沥青低温性能评价指标的不足,从黏弹力学原理出发,对热再生沥青在不同温度及再生剂掺量下进行沥青弯曲蠕变试验,试验采用应力松弛时间、耗散能比及m/S值指标进行分析,结果表明:基于Burgers模型推导出的应力松弛时间、耗散能比、m/S指标均可以反映沥青的低温性能,虽然各指标所采用的黏弹性参数并不一致,但结果相一致.再生剂改变了沥青黏弹比例,使其蠕变行为及抗裂性能发生变化,随着温度降低,热再生沥青松弛时间增加,耗散能比减小,m/S值减小,沥青低温抗裂性变差;随着再生剂掺量的增加,沥青松弛时间减少,耗散能比增加,m/S值增大,沥青的低温抗裂性能显著增强.随着温度降低,再生剂对沥青m/S及耗散能比的影响随其掺量的增加而呈降低趋势,应当根据区域气候特点及经济性选择再生剂掺量.     

有机水硬性复合材料处治桥头跳车关键技术

为了采用有机水硬性复合材料对桥头跳车进行处治,首先对材料强度形成机理、微观复合结构、性能影响因素进行试验；其次,对其力学及路用性能进行评价,并与铣刨加铺热沥青混凝土传统工艺对比.研究表明:有机水硬性复合材料是由高黏改性乳化沥青有机结合料以及水泥等水硬性材料与集料共成强度、互成网状结构的新材料,1％～2％水泥可使抗裂、抗水损性能提高30％,0.2％～0.3％纤维可提高抗裂性能20％.与热沥青混凝土工艺相比,其工程量减少61％.造价降低31％.     

纤维沥青混凝土的低温抗裂机理研究

作为沥青混凝土纤维加强筋．聚酯纤维能够很好地提高沥青混凝土路面的力学性能。通过不同纤维掺量的沥青混凝土在不同温度下的试验研究．对其低温抗裂机理进行了分析，在劈裂试验的基础上提出了最佳纤维掺量。     

聚酯玄武岩纤维布防止半刚性基层反射裂缝应用研究

本文从路面半刚性基层反射裂缝的机理着手,通过极限弯曲试验测定有无纤维布、聚酯玻纤布和聚酯玄武岩纤维无纺布沥青混合料的抗弯拉强度、抗弯拉应变,对比分析了聚酯玄武岩纤维无纺布对沥青混凝土的加筋作用;研究设计了评价加铺聚酯玄武岩纤维无纺布后复合沥青混合料的裂缝反射疲劳试验,对加铺聚酯玄武岩纤维无纺布、聚酯玻纤布及不贴布的3种类型混合料进行试验对比;并对施工工艺及注意事项进行了比较全面的描述。从而确定了聚酯玄武岩纤维布具有较高的断裂延伸率和抗拉强度,具有优异的加筋效果,可大大提高沥青面层的抗裂性能,有效消除路面结合处或裂缝处的应力集中,延长道路的使用寿命的作用。     

不同纤维沥青混合料路用特性的室内试验研究

研究了钢纤维、德兰尼特纤维和木质素纤维沥青混合料的马歇尔指标性能、抗拉强度、动稳定度、抗剪强度和疲劳寿命。结果表明,在沥青混合料中加入纤维可以显著提高沥青混合料的抗拉强度而使其刚度降低,从而具有良好的抗裂性能,钢纤维和德兰尼特沥青混合料具有较好的热稳定性及抗剪强度,钢纤维沥青混合料具有较高的疲劳寿命。因此,可以通过在沥青混合料中加入纤维来提高沥青混凝土路面性能和使用寿命,避免沥青混凝土路面在重载交通作用下的提前破坏和低温条件下沥青混凝土路面的收缩开裂,延长路面使用寿命。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

高黏弹性沥青砂的抗裂性能研究

应用断裂能理论来研究高黏弹性沥青砂的抗裂性能。通过在不同的试验温度与加载速率条件下进行SCB试验(Semi-Circular Bending Test,半圆弯拉试验),来分析温度与加载速率对破坏荷载和断裂能的影响,研究结果表明:当试验温度保持恒定时,试件的最大破坏荷载随着加载速率的增大而增大,试件的断裂能与加载速率呈负相关;当加载速率保持不变时,试件的最大破坏荷载将随着温度的升高而降低,试件的断裂能与试验温度呈正相关;该试验所需装置简单、试件制作方便、价格低廉,可以作为沥青混合料抗裂设计的标准试验方法。此外,运用ABAQUS有限元软件模拟试验过程并进行参数敏感性分析,将数值模拟结果与试验结果对比,验证了采用断裂能评价高黏弹性沥青砂抗裂性能的有效性。     

聚酯纤维沥青混凝土在路面修补中的应用分析

该文通过BISAR计算,讨论了基于层状弹性体系下的路面上面层模量对弯沉和基层层底拉应力的影响,从力学和微观的角度分析了聚酯纤维提高路面抗裂能力的机理。同时该文通过试验路检验了聚酯纤维沥青混凝土的抗裂能力,为聚酯纤维混凝土用于路面的修补提供了工程指导。     

大尺寸纤维沥青拉伸断裂与抗裂性能研究

设计了纤维沥青的大尺寸试件低温拉伸断裂试验,实测了纤维沥青低温拉伸断裂时纤维的桥联应力。采用混合料低温弯曲断裂试验研究了纤维沥青混合料的低温抗裂性能,并通过对各种因素和混合料抗裂性能的灰熵关联度分析,发现了拉伸断裂试验结果与混合料低温抗裂性能有很好的相关性。     

玄武岩纤维沥青混凝土技术性能研究

通过约束应力试验和冲击韧性试验,研究玄武岩纤维增强沥青混凝土的抗裂性能,结果表明:玄武岩纤维加筋沥青混凝土具有极低的冻断温度,在低于沥青硬化温度下仍具有较好的低温柔韧性;相对于正常油石比沥青混凝土,富沥青含量沥青混凝土的冲击韧性提高了11%,玄武岩纤维沥青混凝土的提高幅度约为65%。结合玄武岩纤维室内指标检测和混合料试验,探讨路用玄武岩纤维技术要求。通过室内试验和试验路铺筑,提出掺加玄武岩纤维的沥青混合料的施工工艺和施工注意事项。     

锚头丝沥青混凝土路面抗裂技术研究

在沥青混凝土路面抗裂研究中,设想在沥青混凝土路面中加入带锚头的钢丝,形成锚头丝沥青混凝土路面结构,以防止路面开裂。通过室内力学性能对比试验,加了锚头丝的沥青混凝土试件的抗拉强度、抗弯拉强度和疲劳性能均有较大的提高。通过现场试验段对比验证试验,在2 a内的调查,加了锚头丝的沥青混凝土路面均没有出现裂缝,抗裂效果比较明显。此项研究为沥青混凝土路面结构的抗裂研究提供了新思路,为沥青混凝土路面提供了新的结构形式。     

聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究

将聚丙烯纤维掺入沥青混合料中配制聚酯纤维改性沥青混合料,通过室内试验分析该沥青混合料的路用性能。结果表明,聚酯纤维的掺入可显著提高沥青混合料的高温稳定性,其掺量由零增加到0.35%的过程中增强效果越来越明显;随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料的低温抗裂性能增强,掺量为0.3%时低温抗裂性能最佳;纤维掺量大于0.3%时,沥青混合料的最大弯拉应变不升反降;考虑经济性与路用性能,聚酯纤维的最佳掺量为0.25%~0.3%。工程应用结果表明,采用聚酯纤维改性沥青混合料作为路面面层,路面强度、抗裂与抗变形能力优异。