冻融循环条件下沥青混合料性能衰变规律研究

为分析冻融循环对沥青混合料性能的影响,本文对冻融循环作用后沥青混合料劈裂强度、空隙率、动态模量以及疲劳性能进行了试验分析。试验研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,沥青混合料劈裂强度、动态模量及疲劳寿命逐渐降低,且冻融循环初期衰减较快;沥青混合料空隙率随冻融循环次数的增加总体呈增加趋势,并且SMA沥青混合料空隙率增加程度大于普通密级配沥青混合料。     

孔隙率对沥青混合料水稳定性影响研究

沥青混凝土路面水敏感性一直为路面工程界所重视的重要问题。影响沥青混凝土水敏感性的因子有很多，包括材料性质、沥青混合料性质、施工质量及交通与环境条件。水的扩散及沥青混合料空隙率为重要影响因素。许多实验室以不同试验方法评估沥青混凝土水侵害的行为，较常用试验方法包括煮沸试验、马歇尔抗拉强度试验、浸没试验、修正 Lottman试验等。以上这些试验方法简单操作，而其有效性仍无法提供沥青混凝土水侵害破坏的机制。研究目的是在实验室分别制作8％及11％空隙率的密级配沥青混凝土试件，并施予70％～80％饱和度，进行动态模量试验及获得动态模量主曲线，再以相同试件进行力学试验获得疲劳破坏圈数，借以了解沥青混凝土孔隙率对动态模量及疲劳破坏的影响，并探讨在不同空隙率下沥青混凝土的水敏感性。试验结果表明，空隙率与水饱和越小，模量衰减程度较大，表示应力松弛较快，抗裂性较佳，水敏感性较佳；反之模量衰减程度较小表示应力松弛较慢，较容易产生开裂，水敏感性较差。     

中、法标沥青混合料性能指标相关性研究

为了探究中、法标沥青混合料主要性能指标间的相关性,开展了法标和中标体系的沥青混合料性能指标的对比研究。选择了5种法国、4种中国典型沥青混合料,分别按照法标和中标的试验方法进行了沥青混合料压实特性、水敏感性、高温稳定性、动态模量及疲劳性能试验,分析了中、法标准体系的性能指标相关性,并建立了两种指标体系的转换关系。结果表明:中、法标两种性能指标体系设计结果具有良好的相关性,其中沥青混合料的压实特性、高温性能、动态模量及疲劳性能试验结果相关性高;对不同混合料压实特性,法标的空隙率测定值高于中标空隙率试验测定值,两者之差的平均值为1.9%;对于高温性能指标,中标的动稳定度与法标的车辙变形率具有高相关性,均能充分评价高温稳定性;由于中标车辙试验没有预压要求,初始压密变形误差会影响最终车辙变形量,建议中标车辙试验不宜直接采用变形量或变形率作为高温评价指标;中标20℃条件下单轴压缩动态模量与法标15℃条件下弯拉动态模量之比平均值为0.968 3,同一温度条件下,中标单轴压缩动态模量高于法标弯拉动态模量,高约31%;中标15℃条件下疲劳次数与法标10℃条件下疲劳次数之比为0.86～1.21,平均值为1.08。而对于水敏感性,中标冻融劈裂试验评价标准比法标多列士试验评价标准要相对严苛,且具有操作简捷、效率高的优势。     

再生沥青混合料路用性能研究

针对AC-25型再生沥青混合料和新拌沥青混合料,通过劈裂强度试验、间接拉伸试验和三轴重复荷载试验对比分析了掺加30%旧料的再生沥青混合料与新拌沥青混合料的路用性能。研究结果表明:在相同温度时,再生沥青混合料的劈裂强度和劲度模量均比新拌沥青混合料要大,水平变形略低。依据间接拉伸疲劳试验,新拌AC-25型沥青混合料的疲劳性能要优于再生AC-25型沥青混合料。建立了新拌和再生AC-25型沥青混合料的应力疲劳方程和应变疲劳方程,其拟合相关系数之平方均大于0.91,相关性较好。在温度60℃、相同应力水平下,再生AC-25沥青混合料的永久应变小于新拌AC-25型沥青混合料,再生沥青混合料的抗永久变形性能优于新拌沥青混合料。建立了新拌和再生AC-25型沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性力学模型,相关系数达0.99。     

基于APA的三种沥青混合料水稳性试验研究

采用马歇尔设计方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13 3种沥青混合料;用马歇尔击实成型了4%、7%、10%和13%4种空隙率的3种混合料试件,并用APA进行了浸水车辙试验;利用浸水车辙试验的动稳定度和8 000次永久变形指标分析了3种混合料不同空隙率下的水稳定性,并建立了空隙率与8 000次永久变形之间的回归方程。     

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。     

沥青混合料参数确定方法研究

沥青混合料高温性能评价指标动稳定度(DS),易产生动稳定度值较大,而实际辙槽深度也较大的矛盾,提出了高温稳定指数(HTSI)指标,综合考虑行车速率、累积变形量和最大永久变形量等因素对压实沥青混合料高温性能的影响;表干法、水中重法和蜡封法等不同密度试验方法实测结果差别较大,提出综合考虑空隙率、吸水率与密度相关系数的适宜密度试验方法。结果表明:高温稳定指数考虑全过程的累积变形量和最大永久变形量,提高了沥青混合料高温性能评价的区分率;以相关系数作为判断指标,以空隙率确定沥青混合料不同密度测定方法,为合理选择沥青混合料密度试验方法提供了依据。     

超薄磨耗层沥青混凝土力学特性与疲劳性能研究

该文研究了级配类型和集料种类对超薄层沥青混凝土力学特性与疲劳性能的影响.研究结果表明,密实型级配类型或石灰岩作为细集料均能显著改善沥青混合料的力学性能,提高超薄层沥青混合料的抗压强度、劈裂强度和破坏劲度模量;超薄层沥青混合料的动态模量均大于普通沥青混合料,有利于提高沥青混合料抵抗永久变形的能力;普通沥青混合料的疲劳方程适合于描述超薄层沥青混合料的疲劳寿命与应力的关系,SAC-10(完断)级配的沥青混合料的疲劳寿命在相同的应力强度比下始终最大.     

沥青碎石混合料动力变形特性研究

针对沥青碎石混合料的强度特点,采用有侧限、能反映材料3向受力状态的动载压入法评价其高温抵抗永久变形能力,将永久变形分为压密、变形累积和剪切流动3个阶段。在分析了不同类型沥青碎石混合料动力变形特性的基础上,提出了统一空隙率与永久变形之间矛盾的关键技术在于成型工艺与材料相互作用下形成合理组成结构,并分析了不同材料组成对空隙率及永久变形的影响,为重载作用下骨架-空隙型沥青碎石混合料的设计提供了依据。     

沥青混合料性能评价方法研究

沥青混合料高温性能评价指标动稳定度(DS),易产生动稳定度值较大,而实际辙槽深度也较大的矛盾,因而提出了高温稳定指数(HTSI)指标,综合考虑行车速率、累积变形量和最大永久变形量等因素对压实沥青混合料高温性能的影响;表干法、水中重法和蜡封法等不同密度试验方法实测结果差别较大,因而提出综合考虑空隙率、吸水率与密度相关系数的适宜密度试验方法.结果表明:高温稳定指数考虑全过程的累积变形量和最大永久变形量,提高了沥青混合料高温性能评价的区分率;以相关系数作为判断指标,以空隙率确定沥青混合料不同密度测定方法,为合理选择沥青混合料密度试验方法提供了依据.     

结构层模量对柔性路面力学响应的影响

为研究不同结构层模量对路面力学响应的影响,依据弹性层状体系理论,利用有限元软件计算不同模量下的柔性路面结构设计指标,并分析其变化规律。结果表明,中基层、下基层模量增加可提高沥青混合料层疲劳寿命,上面层、中面层模量增加可以减小沥青混合料层永久变形,路基模量越大,路基顶面竖向压应变和路表弯沉值越小。     

透水沥青混合料动态设计参数试验研究

透水沥青混凝土相比于传统沥青混合料具有较大的空隙率和良好的透水性。通过动态模量试验对此类材料黏弹性力学特性进行了研究,并通过非线性拟合确定了其动态模量主曲线的回归参数。通过室内试验比对3种透水沥青混合料的动态模量与相位角在不同温度、不同加载频率下的变化情况,发现相同厚度、采用同一高黏沥青的情况下,空隙率对动态模量具有决定性影响,而相位角受空隙率影响不明显。研究对透水沥青混凝土的设计和工程应用具有一定的指导意义。     

减薄高模量沥青路面厚度的可行性分析

在沥青混合料中添加外掺剂提高沥青路面模量的同时,使建设成本增加,通过减薄沥青层厚度可获得经济效益上的平衡。对比分析了原路面与减薄后的高模量路面在沥青混合料层永久变形量、沥青层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力及路基顶面竖向压应变四个设计指标下的力学响应。结果表明:减薄后的高模量沥青路面永久变形量降低、疲劳寿命略有提高。     

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。     

沥青混合料永久变形特性简单性能试验的初步验证

Superpave的沥青混合料体积设计方法是一种经验法，其中没有涉及任何力学性能指标。为了提高体积设计方法的水平，美国联邦公路局开始了一项称之为“简单性能试验”的研究。该项研究对评价沥青混合料永久变形特性推荐了3种简单性能试验，即动态模量试验、蠕变试验和重复加载试验。本文应用已知其路用性能的沥青混合料对动态模量试验和重复加载永久变形试验以及其相应的指标进行了初步验证，供研究人员参考。     

采用独特拌和工艺的冷再生混合料性能评价

尽管沥青路面冷再生技术是一种有效的养护维修手段,但是采用冷再生(CR)沥青混合料替代传统的热拌沥青混凝土(AC),仍需评估其力学性能是否满足要求。该文对厂拌冷再生混合料作为高速公路下面层的应用可行性进行评估分析,并铺筑3段试验路段进行对比分析。通过3段试验路芯样及室内试件的测试,对混合料的体积参数、劲度、永久变形及疲劳性能进行了深入研究。结果表明:冷再生混合料劲度模量较低且其抵抗重复荷载能力较差,但由于水泥胶浆掺入,降低了其温度敏感性和沥青粘性,使其抗永久变形能力优于沥青混凝土。     

沥青混合料离析对沥青混凝土路面疲劳寿命的影响

将沥青混合料离析分为无、轻度和重度3种水平,根据不同程度离析混合料级配、沥青用量与空隙率等关键指标,计算不同季节不同离析程度的沥青混合料动态模量。根据动态模量,进行力学分析,计算得到不同程度离析发生在各个结构层时沥青混凝土层层底拉应变。运用AI疲劳方程,计算各个沥青混凝土层疲劳寿命,结果表明,发生离析层位的疲劳寿命大大减小,同时对其他没有发生离析层位的疲劳寿命也有一定的影响。     

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。     

基于Aspha-min的温拌沥青混合料永久变形预估模型分析

为了揭示添加Aspha-min的温拌沥青混合料永久变形规律,通过等粘度原则以及空隙率作为阈值标准确定了添加Aspha-min的温拌沥青混合料的温拌剂添加量以及成型温度,并对AC-13温拌沥青混合料在不同温度、不同偏应力、不同作用次数下进行三轴重复荷载试验,利用修正后的Burgers模型对数据进行插值、拟合,研究得到温拌AC-13混合料永久变形预估模型以及温拌AC-13沥青混合料预估三维曲面。     

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。