基于蠕变试验基础上的再生沥青混合料力学模型分析

结合沈阳至山海关高速公路路面维修工程,在旧料和原材料性能分析基础上,运用小梁弯曲蠕变试验采集数据,通过拟和方法确定试验参数,研究再生沥青混合料的力学模型.结果表明,广义Maxwell模型能够很好地表征再生沥青混合料的粘弹性力学行为.     

沥青混合料内在参数实验

沥青混合料在现在的工程建设中得到了广泛的应用,特别是一些市政路桥方面。沥青混合料内在参数的研究能够帮助我们对沥青混合料的流变特性进行具体的研究,因此得到了很多建设单位和路桥管理单位的密切关注。沥青混合料是一种颗粒性的复合材料,在研究沥青混合料内在参数的试验中通过设置孔隙比、试验温度和沥青用量三个实验变量来进行分析,从而确定沥青产生的粘结力和骨料产生的内摩阻角。下面就从沥青混合料内在参数的流变特性和具体的确定实验来进行简要的探讨。     

沥青混合料高温蠕变试验方法研究

沥青混合料是一种颗粒性的黏弹性材料。沥青混合料力学特性的颗粒性特征决定了无侧限的单轴蠕变试验方法,通常在常温下可以采用较高的应力水平;在高温时却只能采用较低的应力水平,否则试件将会提前破坏。然而,道路使用过程中所承受的重载往往超过0.8 MPa,路面温度也达到60℃。因此,采用厚车辙板试件(30 cm×30 cm×10 cm)进行单轴蠕变试验(即单轴贯入蠕变试验),利用厚车辙板试件本身为荷载作用下的沥青混合料提供侧向约束,为研究沥青混合料在高温、载重作用下的黏弹特性提供合理的试验方法。     

沥青混合料蠕变损伤模型与损伤演化

为定量描述沥青混合料的蠕变特性,考虑沥青混合料在整个蠕变过程中同时存在蠕变硬化机制和蠕变损伤劣化机制,基于分数阶微积分理论,发展了一种相对简单的分数阶蠕变损伤模型,用分数阶Maxwell模型来描述蠕变硬化机制,用损伤应变来表示蠕变损伤劣化机制,并从统计学角度推导出沥青混合料的损伤演化方程;对AC-13沥青混合料进行了不同应力水平(0.179、0.358、0.448、0.537和0.716 MPa)下的单轴压缩蠕变试验,通过Levenberg-Marquardt优化算法进行了非线性拟合,确定了不同应力水平下分数阶蠕变损伤模型的参数与损伤演化曲线;为构建不同应力水平下统一的损伤演化模型,提出了一种统计量化沥青混合料损伤演化的方法,建立了蠕变损伤与损伤应变之间的演化关系。研究结果表明：在不同应力水平下,提出的分数阶蠕变损伤模型与试验结果的判定系数均不小于0.995,适用于描述包括衰减蠕变阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段的整个蠕变过程;在衰减蠕变阶段,不同应力水平下沥青混合料的损伤都小于1.0×10^-3,相对于蠕变破坏时的损伤0.8可以忽略不计,而进入稳定蠕变阶段以后,损伤逐渐增大;当沥青混合料的蠕变应力超过一定值时会发生蠕变破坏,其流值时间取决于所施加的应力水平;用二参数Weibull分布函数拟合所得的蠕变损伤与损伤应变之间演化关系的判定系数为0.992,说明可以建立不同应力水平下的统一损伤演化模型,且其参数只与材料性能和温度有关,与施加应力大小无关。     

基于劈裂蠕变的沥青混合料疲劳寿命预测

沥青路面的疲劳破坏是路面工程中最为常见的病害之一,而疲劳性能一直是沥青路面结构设计的重要技术参数指标之一．通过静载劈裂试验对沥青混合料的疲劳性能进行了研究,通过回归分析建立了劈裂蠕变破坏时间与劈裂疲劳破坏时间的对应关系．研究结果表明劈裂蠕变试验与劈裂疲劳试验具有很好的相关性,可以通过转换系数K将劈裂蠕变破坏时间转换为劈裂疲劳破坏时间,从而得到沥青混合料的疲劳寿命．     

沥青混合料中沥青胶浆的低温蠕变研究

通过对不同基质沥青的胶浆低温性能研究，得出沥青胶浆的性能不但和沥青的性质相关而且和粉胶比的大小有很大的关系。通过本文的研究，可以为今后沥青混合料低温性质的研究提供一定的参考依据。     

沥青混合料粘弹性疲劳本构模型

采用疲劳应力分解的方法,把总的疲劳效应分解为一个蠕变效应和一个简单疲劳效应的叠加,利用粘弹性力学的积分型本构关系、动态性能以及模型理论,得到了沥青混合料的粘弹性疲劳本构模型。最后,基于应力控制的疲劳试验,运用O rigin软件的非线性曲线拟合功能,对试验结果进行了拟合,理论模型与试验结果吻合较好,证实了该模型的可行性,并对该模型进行了推广。     

沥青混合料离析及质量改进

沥青路面离析是影响沥青路面使用寿命的主要原因之一。离析导致沥青混合料的体积特性与路用性能发生变异,加速沥青路面的损伤,影响使用性能和服务水平,缩短使用寿命。针对离析问题产生的原因及离析问题的质量改进进行了论述,对施工有一定的指导作用。     

沥青混合料静态蠕变劲度模量与动稳定度的关系

用轮辙试验的动稳定度(以下简称DS)指标反映沥青路面的高温车辙行为具有较好的一致性,但不能作为计算参数用于沥青路面结构设计。通过研究不同沥青混合料的DS和静态蠕变劲度模量的响应,试图将DS指标与静态蠕变劲度模量建立联系用作为沥青路面结构设计参数。选择了AC13和AC25两种级配、60#/70#基质沥青和5%SBS改性沥青两种结合料、花岗岩和石灰岩两种集料,分别进行了车辙试验和静态蠕变试验,其中车辙分别采用5 cm和7 cm厚度试件。结果表明,对同类型级配、结合料、集料和同一车辙厚度的沥青混合料,其DS和静态蠕变劲度模量有良好的相关性,相关系数R2高达0.9以上。但综合考虑级配、结合料、集料和结构厚度等因素后,DS与静态蠕变劲度模量的线性相关性并不理想,其相关系数R2只达到0.591 2。因此,试图将DS转换为静态蠕变劲度模量用作为沥青路面结构设计参数的可行性有待进一步研究。     

沥青混合料中沥青胶浆的低温蠕变研究

通过对不同基质沥青的胶浆低温性能研究,得出沥青胶浆的性能不但和沥青的性质相关而且和粉胶比的大小有很大的关系.通过本文的研究,可以为今后沥青混合料低温性质的研究提供一定的参考依据.     

杜仲胶与沥青共混改性形态研究

通过与沥青初步的共混试验,发现杜仲胶生胶对沥青的改善效果有限,必须采取其他的形态来改性沥青,硫化胶就是其中之一。硫化胶与沥青这种高聚物混合材料共混后,对沥青的性质会产生一定的影响。     

基于重复加载蠕变试验的沥青混合料高温稳定性能研究

为了研究车辙随温度和应力改变的变化规律,对AC-13、AC-16和AC-20三种不同级配沥青混合料,在三种温度下进行重复加载蠕变试验,提取多种反映沥青混合料高温变形性能的力学参数,并进一步分析了这些参数在不同温度水平下的变化规律.研究结果表明,随着温度的增加,劲度模量、流动次数和斜率表现出一定的规律性,而永久变形没有明显的规律性;加载应力为0.7MPa、温度为60℃时,劲度模量、流动次数和斜率对于三种不同的混合料区分度最大.     

SBR改性沥青混合料低温抗裂性能蠕变试验研究

弯曲蠕变速率指标能够有效地判断沥青混合料的低温性能,方法简单宜行。采用0℃、-10℃、-20℃三个温度下弯曲蠕变指标,对SBR改性沥青混合料的低温抗裂性能进行了评价,进而为沥青路面的设计提供了数据基础。     

沥青稳定碎石基层混合料最佳沥青用量的确定

沥青混合料组成设计的总目标是确定沥青混合料的最佳组成,而沥青用量对混合料的组成有非常重要的影响。在通过大马歇尔试验确定沥青稳定碎石基层混合料最佳沥青用量时,稳定度和流值可作为检测检验数据,密度、空隙率和饱和度等体积指标则是主要的设计依据。     

沥青混合料低温粘弹性参数回归初探

沥青混合料的粘性成分--沥青,是一种感温性极强的材料,通过对典型的沥青混合料进行低温弯曲蠕变试验,并选取Burgers模型中的四项参数代表其粘弹性,采用各个参数的几何意义来求取参数值,可为沥青混合料的低温粘弹性分析提供数据基础.