橡胶颗粒沥青混合料破冰效果试验研究

为了更好解决废弃轮胎的处理问题,同时提高路面除冰雪效果,采用等体积替换的方法利用废旧轮胎橡胶颗粒替代沥青混合料中的部分骨料制成橡胶颗粒沥青混合料,通过低温碾压试验,研究了不同橡胶颗粒掺量和不同轮碾时间对橡胶颗粒沥青混合料冰层破碎率的影响。试验结果表明:冰层破碎率可以表征不同橡胶颗粒掺量的沥青混合料破冰效果,且随着掺量增加破冰效果持续增加,同时冰层破碎率加权平均值与橡胶颗粒掺量有良好线性关系。     

橡胶颗粒沥青混合料桥面铺装破冰效果室内试验研究

定义了橡胶颗粒沥青混合料室内破冰效果定量评价方法及指标Rc,并对不同面层厚度、橡胶颗粒掺量及冰层厚度条件下的结冰试件进行了室内破冰试验,定量分析各因素对破冰效果的影响,主要结论:面层厚度每增加1 cm,破冰率增加7%,橡胶颗粒掺量每增加1%,破冰率增加5%,冰层破碎效果随面层厚度及橡胶颗粒掺量增加呈线性增长;室内有效破冰厚度不大于5 mm,冰层持续增加,破冰效果急剧下降。     

高弹蓄盐沥青混合料破冰效果细观仿真研究

高弹蓄盐沥青混合料是一种同时具备良好去冰融雪特性和路用性能的新型功能性路面材料,由于采用橡胶颗粒替换部分细集料,使冰层与路表橡胶颗粒接触位置处的力学特性发生很大的改变,同时也使得高弹蓄盐沥青路面结构的整体变形性能显著提高,从而实现一定的自应力除冰功能。为了评价高弹蓄盐沥青路面的自应力除冰效果,明确橡胶颗粒作用的除冰机理,通过建立不同工况下路面结构细观二维平面有限元模型,对橡胶颗粒的破冰特性进行分析,并研究冰层厚度、温度、橡胶颗粒粒径及高弹蓄盐沥青层模量等参数对高弹蓄盐类沥青路面破冰效果的影响。仿真结果显示:橡胶颗粒在一定温度和一定冰层厚度条件下具备良好的自应力除冰效果,当温度低于-10℃或冰层厚度大于8 mm,橡胶颗粒将失去其自应力除冰能力。在保证高弹蓄盐沥青路面路用性能的前提下,适当增加橡胶颗粒的掺量或者选用较大粒径的橡胶颗粒,可以显著提高高弹蓄盐沥青路面的自应力除冰能力。     

橡胶颗粒沥青混合料力学性能的细观研究

为了从细观角度研究橡胶颗粒沥青混合料的力学性能,该文通过单轴压缩试验测定了抗压强度和抗压回弹模量,利用离散元方法构建了3种典型橡胶颗粒沥青混合料的细观模型,提出了以平均不平衡力和平均接触力作为评价指标。研究结果表明:通过比较室内力学试验与细观数值模拟结果,从宏观和细观两个角度验证了适宜橡胶颗粒沥青混合料的结构为骨架密实型结构。     

沥青路面级配碎石层应力消散的细观研究

为了从细观角度阐释级配碎石作为应力消散层对半刚性基层反射裂缝的作用机理,利用离散元方法生成未设置和设置级配碎石层沥青路面结构的细观模型,模拟了上述两种路面结构在标准轴载作用下的响应过程,得到了两种路面结构的接触力分布、最大接触力、应力集中区域的y向平均应力和平均应变,以及集料颗粒的位移矢量.数值模拟结果表明:路面结构中产生的接触力主要沿荷载作用位置向下传递,设置级配碎石应力消散层后路面结构二中产生最大接触力比未设置级配碎石的路面结构一减小了6.1％,面层层底的平均应力、平均应变分别降低了11.79％,65.43％,集料的位移在路面表面附近最大,沿深度方向逐渐减小,路面结构一、二面层层底相同颗粒的位移分别为0.205 cm,0.126 cm,上述结果均体现了级配碎石对应力消散的效果.     

不同种类抗冻结路面抑制结冰效果对比研究

为了解决我国北方气候寒冷地区路面积雪结冰对公路发展和交通安全运营的影响。通过室内路面破冰模拟试验仪验证橡胶颗粒、盐化物沥青混凝土的抑制结冰能力。在抑制结冰试验中提出的指标摆值平均加权衰减量与摆值平均加权衰减率,可以定量描述抗冻结沥青路面的抑制结冰能力。在一定的温度范围内,物理类与化学类抗冻结沥青路面均具有良好的抑制结冰能力,其中化学类抗冻结沥青路面的抑制结冰能力更优。     

聚氨酯稳定橡胶颗粒新型路面材料除冰雪机理分析

聚氨酯稳定橡胶颗粒混合料是一种新型路面材料,与普通沥青混合料相比具有高强、高弹、耐久等特点,因而可以作为具有抑制冻结/自应力破冰功能路面材料使用。该材料具有复杂的物理组成,其表面冰层在荷载作用下的应力应变响应与材料的微观结构密切相关。该文结合混合料的除冰试验现象进行仿真分析:基于数字图像处理技术结合有限元软件构建混合料的微观结构模型,模拟不同温度和配比条件下混合料表面冰层在轮载作用下的力学响应。计算结果表明:冰层在荷载作用下产生的局部弯拉变形破坏是路面自应力破冰的主要原因,除冰能力随温度的降低略有下降,同时增加混合料中橡胶颗粒含量对提高路面破冰能力效果显著。室内试验及理论分析证明聚氨酯稳定橡胶颗粒混合料具有良好的路用性能、除冰/抑制冻结性能、耐久性能。     

橡胶沥青路面降噪技术原理与研究进展

为了有效降低交通噪声对人类健康的危害，促进橡胶沥青降噪路面的推广应用，对橡胶沥青路面降噪技术原理及研究进展进行了综述。介绍了路面噪声的产生及增强原理，对橡胶沥青路面的隔音与降噪功能及机理进行了重点评述；同时，总结了多种因素对橡胶沥青路面降噪效果的影响，并分析了橡胶沥青路面降噪特性；最后，总结了橡胶沥青降噪技术工程应用的最新研究进展。综合分析表明：橡胶沥青路面降噪的主要原理是由于橡胶粉或橡胶颗粒的阻尼及高弹性，使得路面具有较高的吸收振动和冲击的性能，从而达到较好的减振降噪的效果；而橡胶粉掺量与目数、路表纹理状况、长期服役行为是影响橡胶沥青路面降噪性能的3个关键因素。适当增加橡胶颗粒的掺量，增大橡胶颗粒的粒径，采用开级配橡胶沥青混合料并且保证路面养护能够长效增加橡胶沥青路面的减振降噪性能；在对橡胶沥青路面降噪特征分析方面，多种噪声测试方法的利用为评价噪声声品质提供了可能；而关于橡胶沥青路面降噪技术的工程应用主要集中在3个方面：骨架密实型橡胶沥青混合料路面、大孔隙橡胶沥青混合料路面和新型外加剂的使用。其中骨架密实结构和大孔隙结构的应用较为成熟。研究结果表明：橡胶沥青路面降噪技术的研究正符合当前功能性路面材料在安静路面的需求，将为进一步发展和应用安静路面提供理论和应用支持。     

TOR橡胶颗粒沥青混合料黏附性改善效果研究

橡胶颗粒的加入改变了混合料材料的原本组成形式,降低了沥青与骨料之间的粘附性,在水和车辆荷载的作用下橡胶颗粒极易剥落,不仅降低了除冰雪性能,还严重影响了路面的使用效果。为了解决橡胶颗粒沥青混合料粘附性不足这一普遍存在的问题,本文对TOR连接剂的作用机理进行了分析,以水煮法和水煮筛分法试验为基础,研究了不同TOR掺量和浸润时间对沥青与粗集料、沥青与细集料的粘附性改善效果。并且通过室内试验研究了TOR连接剂对橡胶颗粒沥青混合料粘附性的改善效果,提出了TOR连接剂的合理掺量。为改善橡胶颗粒沥青路面耐久性奠定了基础。     

荷载作用下沥青路面表面开裂的扩展

为了研究荷载作用下沥青路面表面开裂的机理,采用不规则颗粒及颗粒接触界面生成的二维算法子程序,在指定的级配类型范围内随机生成沥青路面仿真体,分别赋予级配碎石颗粒和沥青粘结体相应的材料参数,对刹车荷载作用下沥青路面开裂的细观响应进行了分析。数值模拟结果表明:表面裂纹是随机的产生、裂纹路径的扩展是非连续和跳跃式的,局部裂纹相互干涉最后形成贯通的裂缝微扩展带导致了路面的开裂损坏。模拟结果证明了开裂的非连续性。     

玄武岩纤维在重载SBS沥青玛蹄脂碎石混合料路面中的应用

为探讨玄武岩纤维在重载路面中的路用性能及其路面结构的力学响应，对不同掺量玄武岩纤维沥青混合料与路面结构进行研究，通过高温稳定性、低温抗裂性、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的高低温及水稳性能进行评价，并基于ABAQUS有限元程序对路面结构在累计荷载作用下的力学响应进行分析。结果表明：玄武岩纤维沥青混合料高温、低温、水稳性能要明显优于木质素纤维沥青混合料，最佳掺量为0.3%;玄武岩纤维沥青路面上面层变形量最大，且纤维对集中于中面层的车辙变形影响尤为显著。室内试验和有限元模拟结果表明，玄武岩纤维对SBS沥青路面的改善效果显著，且ABAQUS有限元程序在研究玄武岩纤维路面结构力学性能时能够起到良好的作用。     

重载作用下沥青路面结构三维有限元分析

承受重载交通的沥青路面易出现车辙和裂缝等早期破坏。文章从实际情况出发,利用ANSYS有限元软件对内蒙古境内三种典型半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,进行仿真模拟,并施加不同轴重的双圆荷载和水平方向荷载,分析了路面结构的力学响应量,为内蒙古重载高速公路沥青路面结构设计提供一些理论基础。研究表明:在同一轴载作用下,结构三的半刚性层底拉应力是结构一的1.5倍,是结构二的1倍;轴载由100 k N增加到120 k N时,沥青层层底拉应力增加了11.1%。     

离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

沥青路面三点弯曲试验的离散元模拟

为了深入研究半刚性基层沥青路面结构开裂破坏时的层底应力变化和裂纹扩展规律,从细观结构角度出发,基于离散元方法编写了PFC2D程序。程序中使用"Cluster"理论将以矩阵规则排列的单元颗粒进行随机的聚粒操作,这些单元颗粒聚粒组合在一起用来模拟集料,其余没有聚粒组合在一起的单元颗粒则用来模拟沥青砂浆或水泥胶浆,随后随机删除部分单元颗粒以模拟结构的空隙率,从而建立了半刚性基层沥青路面结构的二维数值模型。对模型进行三点弯曲试验数值模拟,同时在模型底部设置测量圆,监测模型底部的应力和裂纹扩展情况。然后在试验室成型相同尺寸和结构的小梁试件,进行室内对比试验,获得了室内试验的实测数据,将数值模拟结果与实验室试验结果进行了对比分析。研究结果表明:用离散元PFC2D程序建立的二维模型可以很好地模拟半刚性基层沥青路面结构三点弯曲试验,其模拟结果与实验室室内试验结果具有较好的相关性,且试验规律一致,为半刚性基层沥青路面的微观结构研究奠定了基础;二维离散元模型很好地监测了微裂纹的产生和扩展情况,弥补了室内试验仅仅依靠肉眼观测的不足,为研究半刚性基层沥青路面结构开裂时的层底应力变化和裂纹发展规律提供了辅助手段。     

基于ABAQUS模拟的TOR橡胶沥青路面应力响应分析

借助大型有限元软件Abaqus建立沥青路面结构模型,根据室内试验所得数据确定材料的参数,选取适合TOR橡胶沥青的路面结构,分析在标准荷载作用下路面各层层底的应力值以及路表弯沉值与路表剪应力值,并与SBS改性沥青路面结构进行对比,得出沥青面层所受拉应力值随着上面层模量的增大而增大,SBS改性沥青路面结构路表的弯沉值要小于TOR橡胶沥青路面结构路表弯沉值,SBS改性沥青路面结构的剪应力值要大于TOR橡胶沥青路面结构的剪应力,SBS改性沥青路面结构抵抗车辙变形的能力不如TOR橡胶沥青路面结构,并通过铺筑试验路,埋设了传感器,实测路面层底应力值,验证了模型的可靠性.     

聚酯纤维-橡胶颗粒微表处混合料路用性能与降噪特性

为了研究橡胶颗粒和聚酯纤维复合添加剂对微表处混合料路用性能与降噪特性的改善效果,通过拌合试验、粘聚力试验、负荷轮车辙试验综合优化聚酯纤维和橡胶颗粒的掺量,进而采用低温SCB试验、剪切疲劳试验研究纤维橡胶微表处混合料的低温性能与耐久性,并选取轮胎振动衰减与室内轨道下滑试验来研究和评价纤维橡胶颗粒微表处混合料的减振与降噪特性,结合实体工程应用情况,验证了聚酯纤维与橡胶颗粒复合添加剂对微表处混合料的抗滑、降噪性能的改善效果。试验结果表明,掺加橡胶颗粒能够延长微表处混合料拌和时间,但橡胶颗粒会对微表处混合料抗磨耗性能、低温抗裂性和抗车辙性能有负面影响,当掺加0.2%聚酯纤维后,微表处混合料各项路用性能与抗疲劳性能明显得到改善,最终推荐复合添加剂的最佳聚酯纤维掺量为0.2%、橡胶颗粒掺量为2%～3.0%;聚酯纤维-橡胶颗粒微表处混合料比普通微表处混合料有更好的路用性能和减振、降低路面的噪声性能,具有较好的性价比。实体工程现场行车噪音实测结果表明,在60、80、100 km/h行车速度下纤维-橡胶颗粒微表处路面的行车噪音比普通微表处混合料减小了5.1、4.7、3.6 dB。     

改性橡胶碾压混凝土路用性能及作用机理

为增强碾压混凝土的韧性和耐久性,改善其路用性能,将粒径为1～2 mm的橡胶颗粒用5%NaOH溶液进行改性处理,并设置不做处理的对照组,然后分别以5%、10%、15%、20%等体积取代砂加入碾压混凝土。通过改进VC值、抗压强度、抗折强度、干燥收缩、抗冻等试验,分析橡胶碾压混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能,采用工业CT和扫描电镜,对比分析改性前后混合料的孔隙结构和微观形貌,揭示橡胶颗粒对碾压混凝土混合料力学性能的微观作用机理。结果表明：相比于纯碾压混凝土,橡胶颗粒的掺入降低了碾压混凝土早期强度增长速率,改善了碾压混凝土的塑性;在相同橡胶掺量下,改性橡胶碾压混凝土力学性能优于未改性橡胶碾压混凝土,且改性橡胶颗粒掺量不宜大于15%,此时对道路路面结构的承载能力影响较小;当改性橡胶掺量≥15%时,对碾压混凝土的干缩性能有改善效果;改性橡胶颗粒掺量为5%～20%时,掺量越大,对碾压混凝土的抗冻性能改善程度越显著;橡胶颗粒的加入减少了碾压混凝土中的孔隙体积,优化了孔隙结构,改性后的橡胶颗粒表面更加粗糙,减小了橡胶颗粒与水泥砂浆结合面间的裂缝宽度,提高了改性橡胶碾压混凝土混合料中橡胶颗粒与骨料之间...     

稳定型橡胶沥青再生应力吸收层技术性能研究

在路面结构性维修中铺设应力吸收层可减缓基层反射裂缝向上层扩展。为了提升路面结构的耐久性,充分发挥旧沥青路面铣刨料的循环利用价值,将路面铣刨料按多档筛分,将其中的细料部分应用于应力吸收层当中,并以稳定型橡胶沥青作为结合料,根据各档旧料的试验结果设计并制备了再生应力吸收层混合料。基于室内试验综合探究了橡胶沥青再生应力吸收层混合料的各项路用性能,分析了稳定型橡胶沥青及厂伴热再生技术在应力吸收层中的适用性。结果表明:基于稳定型橡胶沥青制备的热再生应力吸收层低温柔韧性较强,在35%的旧料掺量下,极限弯拉应变超过3 400με,且60℃动稳定度达到2 300次/mm以上,即使在50%的旧料掺量下,极限弯拉应变不低于2 800με,且60℃动稳定度超过2 600次/mm;根据含预切缝的半圆弯曲试验断裂韧度,稳定型橡胶沥青再生应力吸收层抗裂性能突出,随着旧料掺量的提高,其抗裂性能略有下降,在35%的旧料掺量下断裂韧度下降约8. 4%,在50%的旧料掺量下断裂韧度下降约18%。将旧料细料应用于应力吸收层可有效提升旧料的再生利用价值,降低应力吸收层建设成本,保障再生路面的长期使用性能。     

聚酯纤维-橡胶颗粒微表处混合料路用性能与降噪特性

为了研究橡胶颗粒和聚酯纤维对微表处混合料路用性能与降噪特性的改善效果,通过常规拌和试验、黏聚力试验、负荷轮车辙试验综合优化聚酯纤维和橡胶颗粒的掺量,进而采用低温SCB试验、剪切疲劳试验研究纤维橡胶微表处混合料的低温性能与耐久性,并选取轮胎振动衰减与室内轨道下滑试验来研究和评价纤维橡胶颗粒微表处混合料的减振与降噪特性,结合实体工程应用情况,验证了聚酯纤维与橡胶颗粒复合添加剂对微表处混合料的抗滑、降噪性能的改善效果。试验结果表明,掺加橡胶颗粒能够延长微表处混合料拌和时间,但橡胶颗粒会对微表处混合料抗磨耗性能、低温抗裂性和抗车辙性能有负面影响,当掺加0.2%聚酯纤维后,微表处混合料各项路用性能与抗疲劳性能明显得到改善,最终推荐复合添加剂的最佳聚酯纤维掺量为0.2%、橡胶颗粒掺量为2%～3.0%;聚酯纤维-橡胶颗粒微表处混合料比普通微表处混合料有更好的路用性能和减振、降低路面的噪声性能,具有较好的性价比。实体工程现场行车噪音实测结果表明,在60、80、100km/h行车速度下纤维-橡胶颗粒微表处路面的行车噪音比普通微表处混合料减小了5.1、4.7、3.6dB,研究成果为改善微表处混合料路用性能和微表处罩面材料降噪技术提供了一种新的选择。     

橡胶颗粒沥青混合料破坏机理微观分析

以间断级配橡胶颗粒沥青混合料为例,采用随机抽样原理的细观建模法建立离散元微观模型,分别从颗粒位移、粘结接触面破坏两个方面,分析了荷载作用下橡胶颗粒沥青混合料微观破坏机理。研究结果表明:含橡胶颗粒的区域位移变形程度远大于无橡胶颗粒的区域;橡胶颗粒附近容易发生变形,引起混合料的骨架结构错动,导致沥青混合料粘结性能变差,路面出现剥落、松散破坏。