不同应力施加顺序下沥青混凝土永久变形研究

在30℃、40℃、50℃下利用CRT-NU14气动伺服沥青材料试验仪对AC-13沥青混凝土进行0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa等3种应力水平不同施加顺序组合下的三轴重复加载蠕变试验,研究了应力施加顺序对沥青混合料永久变形影响,分析了不同应力施加顺序条件下材料永久变形叠加预估过程。结果表明:AC-13沥青混凝土材料在由小至大的荷载作用(0.4MPa-0.7MPa-1.0MPa)过程下永久变形值最大,应力逐级增大且无间歇时间的加载过程使得材料没有表现出足够的弹性恢复特性,其最终的永久变形可视为3个应力加载阶段变形的累加;室内三轴蠕变试验宜考虑采取由小到大的应力加载顺序,以得到最为稳定的试验数据。     

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。     

三轴重复荷载作用下沥青混凝土永久变形性能研究

利用CRT NU-14气动伺服材料试验仪对AC-13、AC-16及AC-20等3种沥青混凝土材料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究不同试验温度和不同应力水平下沥青混合料永久变形变化规律;在流变学理论基础上推导了基于修正Burgers模型的重复间歇荷载作用下沥青混合料力学模型,并通过数据非线性拟合建立了不同温度条件下的材料永久变形与荷载作用次数以及温度的预估公式。研究结果表明：三轴重复荷载试验环境中,材料永久变形呈现明显三阶段变化规律;偏应力水平及温度升高均会导致材料变形发展速率的增大;高温短时间与低温长时间的永久变形等效性证明了三轴动态重复加载试验作为评价沥青混合料高温流动变形特性的试验方法是合适的;＂永久变形-作用次数-应力＂三维曲面具有较好的精度,能直观全面反映沥青混凝土材料高温变形特性。     

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。     

重复荷载下沥青混合料永久变形的粘弹性力学模型

基于修正Burgers模型推导了适用于重复荷载下沥青混合料永久变形规律的粘弹性力学模型,并利用该模型对AC20和SMA13沥青混合料三轴重复荷载永久变形试验结果进行了回归,获得了模型的参数,并对沥青混合料进行了永久变形规律的分析。研究结果表明,沥青混合料在荷载重复作用下,会出现迁移期、稳定期和破坏期3阶段变形规律;模型参数均随温度的升高而降低,但与偏应力水平无关;较高温度和应力均是导致较大永久变形的主要因素。推导出的粘弹性力学模型可以较准确地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形规律,可以用于重复荷载下沥青混凝土永久变形的力学计算与分析。     

AC-13C沥青混合料疲劳损伤过程强度变化规律研究

为研究沥青混合料疲劳损伤过程强度变化,以AC-13C沥青混合料为研究对象,测定AC-13C沥青混合料劈裂抗拉强度、确定疲劳荷载应力水平;测定AC-13C沥青混合料疲劳寿命;定义疲劳损伤程度0%、20%、50%、65%、80%,并对沥青混合料进行相应损伤程度的疲劳作用,然后进行疲劳损伤过程沥青混合料劈裂强度试验。结果表明:疲劳损伤程度越大,沥青混合料的抵抗荷载的能力越弱,同时材料损伤越严重,其抵抗变形的能力越弱。随着损伤程度的加大,损伤程度在前期50%以内,沥青混合料的强度衰弱较为缓慢,而在损伤后期65%-80%阶段,沥青混合料的强度衰减呈现陡降。     

SMA-13沥青混合料的永久变形研究

针对SMA-13沥青混合料在高温地区的永久变形问题,采用旋转压实成型(SGC)试件,使用COOPER公司CRT-NU14材料试验机对试件进行三轴重复荷载蠕变试验,研究温度和偏应力对SMA-13沥青混合料重复荷载下蠕变性能的影响,在蠕变试验数据基础上利用1stopt软件基于修正Burgers模型拟合出SMA-13永久变形预估模型,并采用Origin绘制不同温度下SMA-13沥青混合料的"温度-偏应力-作用次数"三维曲面。     

沥青混合料永久变形黏弹性力学模型通用性研究

为了拓展沥青混合料永久变形黏弹性力学模型的适用宽度,满足不同温度区间和应力水平的要求,实现在全温域条件下沥青混合料永久变形预估,对6种典型沥青混合料进行了三轴重复荷载蠕变试验,研究不同温度和不同应力水平下的永久变形规律;构建了考虑行车荷载存在间隙期的重复荷载作用下沥青混合料黏弹性力学模型;建立了温度、偏应力与重复荷载作用下沥青混合料黏弹性力学模型参数关系方程并进行了修正。研究结果表明:沥青混合料在低温、中温、高温不同阶段表现出不同的永久变形特性,从全温域角度考虑沥青混合料永久变形发展规律更加符合实际状况;温度、轴载大小和荷载作用次数对沥青混合料的永久变形均有着较大的影响,且三者存在着等效关系;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合及参数与温度、偏应力的关系方程拟合的效果良好,均大于90%以上,提高了沥青混合料永久变形黏弹性力学模型的通用性。同时,确定了不同温度的平均修正系数,使永久应变计算结果更加准确。     

基于单轴静载蠕变试验的AC-13高温性能影响研究

采用单轴静载蠕变试验对AC-13沥青混合料的高温性能影响因素进行研究,分析不同级配、温度及荷载对AC-13高温性能的影响。结果表明,沥青混合料在加载过程中会经历瞬时变形、弹性恢复和黏性流动3个阶段;采用级配1成型的混合料在同一条件下的劲度模量高于采用级配2和级配3成型的混合料;荷载一定时,AC-13沥青混合料的劲度模量随温度升高而降低,残余应变比则相反;温度一定时,AC-13沥青混合料的劲度模量和残余应变比均呈上升趋势,但不同级配混合料的增长速度不一致;级配是显著影响沥青混合料高温稳定性的因素之一。     

排水沥青混合料永久变形性能试验研究

采用单轴重复加载蠕变试验研究不同温度和不同应力条件下PA-13排水沥青混合料永久变形性能,给出了采用不同集料类型的PA-13排水沥青混合料永久变形曲线,分析了不同试验条件下材料永久变形及蠕变率曲线的特征参数变化规律,以此对排水沥青混合料高温稳定性进行评价。研究结果表明:不同集料的排水沥青混合料永久变形曲线呈现两阶段变化规律,迅速破坏的第三阶段只在高温高应力水平下才较为明显;随着温度及应力水平变化,永久变形曲线斜率b和蠕变率曲线截距a的变化规律能够表征材料高温性能,两个指标具有较好的区分度;采用石灰岩集料的排水沥青混合料由于较好的级配使其初始高温性能较好,但对于温度和应力水平影响的敏感性更大。     

石棉纤维热阻式沥青路面性能研究

为减缓高温地区沥青路面车辙病害,文中研究提出向沥青混合料中掺加石棉纤维的方法。对不同掺量,包括0.2%、0.3%、0.4%和0.5%掺量的石棉纤维沥青混合料和AC-13沥青混合料,进行热阻性能试验、车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和小梁弯曲试验,研究石棉纤维掺量对沥青混合料热阻性能、高温性能、水稳性能及低温性能的影响。结果表明:石棉纤维能有效改善沥青混合料的热阻性能,试件最大温差较AC-13混合料低4.3℃;同时,石棉提高了沥青混合料的动稳定度和低温抗变形能力,改善了沥青的高、低温性能。最后综合考虑对沥青混合料热阻性能及路用性能的影响,推荐采用石棉纤维的剂量为0.4%。     

重复荷载下沥青混合料变形的数值模拟

采用加载0.1 s、卸载0.9 s的半正弦波间歇荷载模拟路面实际的车辆荷载,利用线性Drucker-Prager蠕变模型对重复荷载下AC-13C基质、改性沥青混合料的变形进行黏弹塑性数值模拟,预测得到的变形与实测变形相比非常一致。沥青混合料的蠕变应变随着时间的增长而增大,初期增长率大而后期增长率小。在沥青混合料未屈服时,蠕变应变就是沥青混合料的永久应变;当沥青混合料发生屈服,产生了不随时间变化的塑性应变,此时蠕变应变加上塑性应变即为沥青混合料的永久应变。结果表明线性Drucker-Prager蠕变模型可以预测重复荷载作用下沥青混合料的变形,可用于移动荷载下沥青混凝土路面结构的力学响应分析。     

高模量沥青混凝土的高温永久变形预估模型

根据粘弹性理论推导了沥青混凝土的高温永久变形的预估模型,根据重复荷载永久变形试验拟合得出其参数,并将高模量沥青混合料与基质沥青、SBS改性沥青混合料对比,结果表明：该模型可以较好的描述沥青混合料永久变形的变化规律,高模量沥青混凝土有着更好的抵抗永久变形的能力。     

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波间歇荷载,进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验.以流动数为评价指标,研究混合料性质(级配组成、沥青用量和空隙率)、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响,对永久应变与荷我作用次数的关系进行非线性回归分析,提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型.结果表明:AC16流动数最高,AC13C次之,而AC20和AC13F流动数相对较小;沥青用量增加0.5%,流动数下降20%～30%;空隙率从4%增加到7%,流动数下降50%左右,应力水平越大,温度越高,流动数越小,而降低幅度也减小;在极端高温和重载下,不同沥青混合料的流动数较小,其变化幅度不大,不足以明显区分混合料的高温性能.     

特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青混合料的动态模量试验研究

在不同温度、加载频率和侧向应力条件下,选取工程常用的AC-13和AC-20混合料,采用SPT试验仪对TLA改性沥青混合料的动态模量进行测试。基于西格摩德模型和时温等效原理,生成沥青混合料动态模量主曲线,分析温度、加载频率和侧向应力对沥青混合料动态模量发展态势的影响。研究结果表明:随着加载频率的增大(温度的降低),TLA改性沥青混合料动态模量单调递增,具体表现为逼近-递增-逼近趋势。相对于侧向应力为0kPa时,140kPa围压条件下TLA改性沥青混合料的动态模量增大,且动态模量的感时性(感温性)降低,因此试验参数选取阶段应考虑围压对动态模量的影响;但随着加载频率的增大,围压对TLA改性沥青混合料动态模量的影响显著性降低。高频(低温)区AC-13和AC-20两种TLA改性沥青混合料动态模量基本重合,表明随着加载频率的增大,沥青混合料类型(最大公称粒径)对动态模量影响的显著性降低。     

SBS改性沥青混合料动态模量粘弹性行为研究

文章对沥青路面常用的3种SBS改性沥青混合料(AC-13、AC-20C和SUP-20)的动态模量进行检测。基于应用时-温等效原理平移生成动态模量主曲线,进而采用西格摩德模型对主曲线进行非线性回归。结果表明,3种沥青混合料的动态模量均随着加载速率的增大而增大,随着试验温度的升高而减小。围压为0k Pa时,SUP-20混合料动态模量在全频范围最大;围压为140k Pa时,AC-13混合料动态模量最小,SUP-20和AC-20C动态模量主曲线基本重合。施加140k Pa围压后,沥青混合料动态模量对温度的敏感性降低;随着加载频率的增大(温度降低),沥青混合料动态模量对围压的敏感性也有所降低。低频(高温)条件下,围压对沥青混合料动态模量影响较大;高频(低温)条件下,对动态模量基本没影响。     

高温重载下沥青混合料变形特性三轴重复荷载蠕变试验研究

为评价高温和重载对沥青混合料变形特性的影响,对AC-20级配的沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验研究。结果表明:沥青混合料的变形随温度或应力水平的增大而迅速增大,且高温和重载同时作用会相互促进变形的发展;指标流变次数FN和斜率b均可以较好地反映沥青混合料的高温性能,但是对于高温重载同时作用情况,斜率b或许更合适;指标截距a和永久应变pε不适于评价沥青混合料的高温性能。     

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性试验研究

采用车辙试验对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性进行全面的研究,结果表明:乳化沥青冷再生混合料和热拌沥青混合料的动稳定度均随着温度的升高而降低,但乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和抵抗永久变形的能力更为突出;随着水泥用量的增加,乳化沥青冷再生混合料的动稳定度得到明显的提升,为保证混合料的整体路用性能建议乳化沥青冷再生混合料水泥掺量取0.5%~1.0%;减少乳化沥青用量可以一定程度上提升混合料的高温稳定性,但会引发混合料出现破碎松散病害,合理的选取其用量是保证乳化沥青冷再生混合料综合路用性能的关键之一;养生时间对乳化沥青冷再生混合料的动稳定度和变形量有很大影响,应保证足够的养生时间以保证混合料良好的路用性能。     

基于单轴静载压缩试验的橡胶沥青混合料高温抗变形能力研究

沥青混合料在高温环境中抵抗变形的能力是混合料组成设计的一个重要控制指标,因此选择合理的试验研究方法和评价指标至关重要。本文首先利用单轴静载压缩试验研究分析了不同胶粉掺加量的沥青混合料在不同温度条件中的抗压回弹模量和静态模量的变化规律,然后进一步通过应力-应变试验分析了胶粉及其掺加量对沥青混合料破坏荷载和抗压强度的影响,最后利用传统的车辙试验分析了胶粉及其掺加量对混合料动稳定度的影响规律,以此对上述试验结果加以验证。试验结果表明:掺加胶粉后,混合料的模量、破坏荷载及其动稳定度都得到了显著的提高,且随着胶粉掺入量的增加,上述指标均在不断增大,说明胶粉能显著改善混合料在高温环境下的抗变形能力;单轴静载压缩试验可以有效评价橡胶沥青混合料的高温抗变形能力。     

废轮胎热解炭黑改性沥青混合料室内试验与评价

以沥青质量的15%制备热解炭黑改性沥青,配制AC-13热解炭黑改性沥青混合料,进行了高温性能、低温性能、水稳定性和动态模量室内试验,与基质沥青AC-13沥青混合料相比,热解炭黑改性沥青混合料高温性能显著提高,有更好的抵抗车辆荷载能力。热解炭黑改性沥青混合料的水稳定性和低温性能优于基质沥青混合料。