沥青混合料动态模量研究进展

沥青混凝土的模量是沥青路面结构设计中重要的参数,在众多的模量中,动态模量(复合模量)|E*|由于更接近于路面工作状态而倍受关注。美国AASHTO《新建路面和再生路面2002设计指南》及NCHRP项目1-37A《沥青路面力学-经验设计方法指南》均将动态模量|E*|列为设计的基本输入参数之一。该文在查阅分析国外相关研究的基础上,介绍了动态模量的工程意义,及其与试验材料参数、试验环境等方面的研究进展,介绍了动态模量在简单性能试验(SPT)中的作用,最后提出了沥青混合料动态模量进一步研究的方向。     

沥青混合料动态模量试验研究

对一种Superpave级配沥青混合料不同空隙率的试样进行了不同温度、不同加载频率条件下动态模量试验,分析了混合料动态模量随体积参数、加载条件的变化规律,研究结果对我国的路面设计模量动态参数的选择具有借鉴意义。     

高模量沥青混合料动态模量分析

针对黄延高速公路扩能工程中沥青路面的设计要求,在试验验证高模量沥青混合料常规路用性能的基础上,对混合料进行动态模量试验分析其综合性能。结果表明,高模量剂对提高沥青混合料高温抗车辙能力效果明显。在高频区域、低频区域高模量剂沥青混合料动态模量均比90#沥青混合料和SBS改性沥青混合料高,即其抗高温或低频加载能力强。     

排水沥青混合料动态模量试验研究

动态模量指标能够真实有效的反应环境一车辆一路面系统下的真实特性,通过对PAC-5、PAC-10、PAC-13(细型)、PAC-13(中型)、PAC-13(粗型)5种不同结构参数的排水沥青混合料进行研究分析,比较了5种排水沥青混合料不同加载频率以及不同试验温度条件下的动态模量。结果表明动态模量受温度、加载频率、试验温度的影响,同时在同等试验条件下,不同结构类型的排水沥青混合具有不同的动态模量值。     

大粒径沥青混合料动态模量研究

大粒径沥青混合料由于其优良的力学性能,被广泛地应用于我国沥青混凝土路面下面层结构中,随着半刚性基层材料在使用过程中所表现出的与面层粘结性差、易开裂等缺点,将大粒径沥青混合料作为沥青混凝土路面基层材料的趋势越来越得到重视.作为基层材料,大粒径沥青混合料的回弹模量将直接影响到沥青混凝土路面结构的承载能力.沥青混凝土路面承受汽车动态荷载作用.产生相应的动态力学响应.材料的动态模量更具有实际意义.本文在对AC25、AC30两种大粒径混合料的动、静态模量进行试验研究的基础上,建立了材料动、静态模量之间的关系,为相应的研究和力学计算提供参考,同时.还对两种沥青混合料的应力依赖性进行了研究.     

沥青混合料室内外动态模量相关性研究

研究沥青混合料动态模量对设计体系由静态向动态转变有着重要意义.研究主要涉及沥青混合料室内外动态模量相关因素确定,以及两者间相关关系分析.研究中采用间接拉伸重复加载设备,量测了沥青混凝土路面芯样的动态模量,对数据进行了线性回归分析;使用落锤式弯沉仪(FWD)在取芯位置进行了弯沉量测,根据人工神经网络程序反算了路面各结构层模量;将芯样实测动态模量转换为"室内复合动态模量",并利用分段平均处理法对室内外沥青混合料动态模量数据进行了线性回归分析,使其相关系数达到0.7.     

沥青混合料动态模量数值预测方法

为了更好地预测沥青混合料的动态模量,利用工业CT采集数字图像,并与数值模拟技术相结合,从三维细观尺度研究了混合料结构对其性能的影响。首先采用工业CT扫描沥青混合料试件,获取其内部的真实三维细观结构,再开发程序建立沥青混合料的三维数值试样。将沥青混合料中的集料设为弹性体,将沥青砂胶设为粘弹性体,并采用修正的广义Maxwell模型表征,拟合出Prony级数的剪切松弛模量参数,作为有限元的输入参数。最后进行不同温度和频率下的沥青混合料间接拉伸动态模量数值模拟。结果表明:预测值和实测值吻合良好,基于三维细观尺度预测沥青混合料动态模量切实可行;该方法克服了传统沥青混合料数值模拟方法的局限性。     

国产岩沥青混合料动态模量研究

为了研究岩沥青改性沥青混合料的动态特性,应用简单性能试验机(SPT)测试了不同掺量岩沥青改性沥青混合料在不同温度和荷载频率下的动态模量与相位角,分析频率、温度对沥青混合料动态特性的影响。通过非线性最小二乘法采用Sigmoidal模型拟合沥青混合料动态模量曲线,根据时-温等效原理,确定了沥青混合料动态模量主曲线,结果表明:岩沥青改性沥青混合料可以有效提高混合料的动态模量,改善其力学性能。     

沥青混合料动态模量预测方法研究

首先,采用3层复合微观模型与GSCS微观模型,推导出沥青胶浆动态模量与沥青混合料动态模量之间的换算公式。其次,选取8种沥青并拌制沥青混合料,通过试验分别测定沥青胶浆及沥青混合料的动态模量,对推导出的换算公式进行验证。结果表明:利用修正的GSCS微观模型和3层复合微观力学模型,可根据沥青胶浆的动态模量准确预测沥青混合料的动态弹性模量和动态剪切模量,具有一定的实用价值。     

沥青混合料动态模量影响因素探讨

该文在调查、了解国内外许多沥青混合料动态模量试验研究的前提下,提出了一整套适合我国的动态模量试验方法,分析了动态模量的主要影响因素。     

沥青混合料动态模量主曲线研究

沥青混合料是典型的粘弹性材料,其力学性质受温度和荷载作用频率的影响很大,基于时间-温度置换原理的沥青混合料的动态模量主曲线可以很好的描述这一行为,在路面结构设计和力学分析中具有重要作用。在介绍沥青混合料动态模量主曲线的原理的基础上,以2种类型的Superpave沥青混合料为例,详细叙述了利用时间—温度置换原理确定沥青混合料动态模量主曲线的步骤,并绘制了主曲线和时间—温度转化关系图用以描述沥青混合料的粘弹性。     

沥青混合料动态模量及其变化规律研究

作为一种黏弹性材料,沥青混合料力学响应特征随环境的变化而变化。为了对沥青路面响应进行力学分析,需要对其变化规律进行研究。该文以AC-16沥青混合料的动态模量室内试验数据为基础,对沥青混合料动态模量随荷载频率及试验温度的变化规律进行研究,利用Sigmoidal模型及时温等效原理拟合得到AC-16沥青混合料的动态模量主曲线和位移因子,利用WLF方程得到位移因子随试验温度变化规律的数学模型,最后给出该种沥青混合料动态模量关于试验温度和荷载频率的变化规律,以更好地模拟沥青混合料在不同的温度下随汽车速度变化,其力学响应的变化规律。     

沥青混合料动态模量温度修正研究

为分析和评估沥青路面的承载能力,以及研究在车辆荷载的反复作用和环境影响下沥青层模量的衰减规律,需对沥青层反算模量进行温度修正,在相同的温度条件下进行比较。为了得到沥青层反算模量或沥青混合料动态模量温度修正系数,通过室内成型沥青混合料试件或现场路面取芯,应用简单性能试验机(SPT)测试沥青混合料试件的动态模量,回归沥青混合料动态模量与温度关系模型,建立沥青混合料动态模量温度修正模型。结果表明:指数函数能较好地拟合沥青混合料动态模量与温度的关系,推荐的沥青混合料动态模量温度修正模型能很好地反映沥青混合料在标准温度下的模量值。     

沥青混合料动态模量预估模型研究

动态模量是描述沥青混合料动态性能的主要参数,众所周知路面荷载是典型的冲击动态荷载。而我国现在采用的参数是静态弹性模量,因此在路面设计时有必要引入动态模量。动态模量可以通过试验测定,本文介绍了利用预估模型进行计算的方法,介绍了Witczak、Hirsch、New Witczak、韩国Lee等预估模型,用这些模型计算出动态模量的预估值,并把这些预估值和试验值进行了比较、评价,认为Hirsch模型优于其他模型,最后做了原因分析,并提出研究建议。     

不同沥青混合料动态模量试验研究

针对不同动态模量的沥青混合料,选用15℃、40℃,5个不同频率(0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz)进行动态模量试验,分析了不同沥青合料动态模量随温度、荷载频率变化时的衰减程度。结果表明,在路面车辆作用低频区使用PRM、路宝外掺剂的混合料表现出高的动态模量值。发生车辙的SBS改性沥青路面维修处治时,可参照抵抗模量衰减能力的材料顺序选择,顺序为0.35%纤维0.4%路宝0.8%PR-M0.6%PR-M高粘沥青高模量沥青混合料。     

高模量沥青及混合料动态模量研究

沥青及沥青混合料动态模量是评价其抵抗变形能力的关键指标,高模量沥青及混合料通过加强路面材料的动态模量,实现路面抗车辙目的。研究采用TLA改性沥青、35号硬质沥青HMB-C以及SBS改性沥青分别制备了高模量沥青及混合料,采用沥青流变仪及路面性能简单试验仪分别测定了沥青及混合料动态模量,并分析了CAM模型及Sigmoidal模型对高模量沥青及混合料的适用性。结果显示,30%TLA改性沥青与35号硬质沥青性能相近,沥青混合料流变性质与其胶结料流变特性密切相关;沥青及混合料动态模量优劣排序均为30%TLA>HMB-C>5%SBS;CAM模型可适用于预测高模量沥青动态模量,而Sigmoidal模型可用于预测高模量混合料动态模量。     

基于动态模量试验的沥青混合料老化性能研究

为研究沥青混合料老化过程中的动态特性,对在不同温度条件下经受不同频率的动荷载的沥青混合料在不同老化期的动态模量进行试验,分析温度和荷载频率对动态模量及相位角的影响,采用车辙因子对沥青混合料的高温稳定性进行评价,并根据时间温度等效原理建立了不同老化程度的动态模量主曲线。研究结果表明：老化沥青混合料的动态模量和相位角具有明显的温度和频率依赖性,老化使沥青混合料动态模量增大,相位角减小。动态模量主曲线研究结果表明老化使沥青混合料的动态模量在整个温度（或频率）范围内变化幅度减小。     

沥青混合料细观结构离散元分析

为了在细观层次上分析沥青混合料的力学特性,本文用多边形单元模拟粗集料,球形单元粘结在一起模拟沥青玛蹄脂,在细观尺度上建立比较直观、清晰的离散元数值模型,采用3种接触模型描述沥青混合料内部的相互作用,并进行单轴压缩虚拟试验,分析沥青混合料的变形与应力情况。论文对虚拟试验结果进行分析,得出一些重要结论,并对本文的后继研究提出有意义的建议。     

基于离散元方法的ATB沥青混合料离析模拟

为了分析ATB沥青混合料的堆积离析,采用离析测试仪检测混合料堆积离析程度,利用PFC3D建立了堆积离析的模型,进行了ATB沥青混合料的离析模拟和5种ATB级配模拟。结果显示:离析测试和现场测试结果高度吻合;PFC模拟的堆积离析级配分布和试验以及现场结果相近;5种级配的离析结果和实际情况相符。由此可见,离散元方法能够很好地模拟级配结构对混合料下落堆积离析的影响,通过建立的离散元模型能够模拟预测不同级配类型混合料的离析情况,对级配设计和工程施工有指导意义。