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.     

柔性基层沥青路面车辙的数值模拟

在归纳总结国内外沥青路面车辙预估方法基础上,首先选取AC-13、AC-16、AC-20三种不同类型沥青混合料,采用静压法成型试件,分别进行了不同温度(20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)条件下的单轴静载试验,通过数据处理和回归分析,得到AC-13、AC-16、AC-20蠕变参数,并由抗压回弹模量试验获得弹性参数,从而确定了变温条件下车辙模拟计算的材料模型及参数,然后使用ABAQUS有限元分析软件对常见的一种柔性基层沥青路面结构进行车辙非线性数值模拟,以预估沥青路面车辙达到临界修复或破坏的时机,为沥青路面的养护和维修时机确定进行及时预警。     

不同级配橡胶沥青混合料疲劳性能研究

为了探究不同条件下橡胶沥青混合料的疲劳性能,选取AC-13和SMA-13两种级配,在不同条件下进行试验,研究了应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响,并分别研究了老化时间对AC-13混合料的疲劳寿命和纤维掺量对SMA-13混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定;老化使AC-13混合料的疲劳寿命降低,但前期老化对疲劳寿命影响程度不大,而后期老化使疲劳寿命大幅降低;各应力比下,随着纤维掺量的增多,SMA-13混合料的疲劳寿命都出现先增大后减小的趋势,当掺量为0.4%时疲劳寿命最大。     

路面沥青混合料永久性变形机理及三轴重复荷载试验研究

分析了沥青混合料永久变形的形成机制,同时将SMA-13、AC-20、ATB-30这三种不同类型沥青混合料进行了三轴重复荷载试验,所得到的试验结果能够成为沥青路面使用寿命预估的依据。     

三轴重复荷载作用下AC-13沥青混合料永久变形试验分析

采用半正弦波间歇荷载,使用MTS(Material Test Systerm)材料试验机对AC-13沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究试验温度和应力水平对沥青混合料永久变形特性的影响,得到了AC-13沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的永久变形规律,对永久应变与荷载作用次数、应力水平和温度的关系进行非线性回归分析,提出来能够全面反映沥青混合料永久变形特性的模型,并绘制了不同温度下的三维图形,直观全面地反映沥青混合料变形的特性。     

海拉尔寒区SBS改性沥青混合料动态模量分析

为研究内蒙古海拉尔寒区沥青路面面层沥青混合料的力学性能演变规律,对AC-20混合料进行配合比设计,对普通AC-20与SBS改性AC-20沥青混合料进行不同温度和不同加载频率的动态模量试验,分析2种混合料的动态模量随试验温度及加载频率的变化规律,研究时温等效原理下的动态模量及主曲线,建立-10℃动态模量主曲线,预估低温环...     

三轴重复加载永久变形试验研究

考虑沥青混合料在不同温度条件下的车辙情况,充分模拟路面的实际受力情况,进行四种不同级配沥青混合料(分别为GAC-13、GAC-20、GAC-25和ATB-25)三轴重复加载永久变形试验,分析和研究沥青混合料在标准轴载0.7MPa与不同温度水平作用下的流动变形特性,并将三轴试验与车辙试验的结果进行比较。目的在于提出能够有效评价沥青混合料高温性能的指标。     

基于双轴加速加载试验的沥青路面车辙预测模型

为研究重载交通作用下沥青路面车辙变化规律,铺筑了室内沥青混凝土面层水泥稳定碎石基层的试验路。在室内常温加载和路面加热至42℃两种工况下,利用自主研发的加速加载设备进行双轴加速加载试验,试验过程中对温度、车辙和应变进行监测,依据车辙变化规律建立了轴重160 kN双轴双轮加载条件下沥青混凝土路面车辙预测模型。研究结果表明:双轴双轮组加载时同样加载次数条件下车辙深度大于单轴加载车辙深度,所建立的模型更适合当前道路交通情况。通过对比分析验证了该模型的正确性。     

抗车辙剂增强超薄磨耗层路面材料性能研究

将抗车辙剂PR材料以不同掺量外掺至SMA-10和AC-10两类超薄磨耗层沥青混合料中,对其分别进行了高温稳定性、低温抗开裂性、水稳定性、抗剥落性能和抗滑性能试验研究。研究表明：抗车辙剂能够显著提高超薄磨耗层材料的路用性能,SMA-10沥青混合料的高温稳定性、抗剥落性能和抗滑性能优于AC-10沥青混合料,SMA-10和AC-10沥青混合料超薄磨耗层的最佳PR掺量分别为0.6%和0.4%。     

采用全程动稳定度评价沥青混合料高温稳定性

在现有车辙试验的基础上研究新的方法对沥青混合料的高温稳定性进行准确评价,对现行高温稳定性评价方法的缺陷进行分析,确定采用动稳定度DS进行判定的误差来源.提出采用全程动稳定度DSWP进行沥青混合料高温稳定性的判定,对AC-13、AC-20、SMA-13、SMA-20、ATB-25等5种级配在不同成型荷载(500,700,...     

基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

基于剪切力的泡沫温拌沥青混合料成型温度研究

为确定泡沫温拌沥青混合料的压实温度,以发泡后的SBS改性沥青作为胶结料,在不同温度下用旋转压实分别成型Sup-20、AC-13沥青混合料试件,通过分析泡沫温拌和常规热拌沥青混合料在压实过程中剪应力与旋转次数的关系,确定泡沫沥青混合料的成型温度,并采用高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验验证此压实温度下泡沫温拌沥青混合料的路用性能.结果表明:SBS改性泡沫沥青的最佳压实温度为130℃,在130℃下成型泡沫温拌沥青混合料的高温性能、低温性能和抗水损害性能与热拌相当,均满足规范要求.     

极端高温下纳米复合改性沥青及其混合料高温性能试验研究

为减缓极端高温天气下的沥青路面车辙病害,采用纳米ZnO、TiO_2和SBS对SK-70基质沥青进行复合改性,通过对比改性沥青针入度、软化点、延度、DSR及老化试验结果,提出对沥青高温性能改善最佳的纳米复合改性方案。进而根据AC-20和SMA-13沥青混合料级配制备了纳米复合改性沥青混合料,然后采用汉堡车辙试验仪对5种不同沥青混合料分别进行60、67、75℃下的车辙试验。试验结果表明:3%ZnO+0.5%TiO_2+3.7%SBS改性方案能较好改善基质沥青的高温性能,提高沥青的抗老化性能;对极端高温天气地区,推荐使用采用3%ZnO+0.5%TiO_2+3.7%SBS改性方案制备的AC-20沥青混合料作为中面层铺筑料,以抵抗极端高温天气造成的中面层剪切破坏。     

基于黏弹性的橡胶改性沥青路面抗滑性能研究

为研究橡胶颗粒对沥青路面抗滑性能的影响,基于SMA-13沥青混合料,采用内掺法以橡胶颗粒等量替代相应的集料进行橡胶改性沥青混合料配合比设计,橡胶颗粒掺量R=0%、1%、3%、5%,配制得到4组沥青混合料SMA-13A、SMA-13B、SMA-13C、SMA-13D,分别制备旋转压实试件及车辙板试件,保持试件温度T=10、20、30、40、50℃。采用单轴压缩试验方法进行AMPT简单性能试验,得到动态模量E和相位角φ;利用自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统进行抗滑性能试验,得到动态摩擦系数f。结果表明:沥青混合料的黏弹性能顺序为SMA-13DSMA-13CSMA-13BSMA-13A,说明掺橡胶颗粒后,沥青混合料的黏弹性能得到了提高,且掺量越大,黏弹性能越好;在试件温度T=10、20、30、40、50℃下,沥青混合料的动态摩擦系数f与动态模量E的相关性基本相同,说明沥青混合料试件的温度对f与E相关性的影响不大;在车辆动态荷载作用下,随着橡胶颗粒掺量R的增加,沥青混合料的动态模量E减小,动态摩擦系数f增大,而相位角φ减小,说明橡胶颗粒的掺入提高了沥青路面的黏弹性能,从而提高了沥青路面的抗滑性能。     

沥青混合料汉堡车辙试验条件及评价指标研究

采用2种沥青、2种级配拌制4种混合料,分别在水浴和空气浴下进行50℃和60℃的汉堡车辙试验,分析了水和温度对车辙深度的影响;讨论了车辙深度和蠕变速率指标评价沥青混合料高温性能的不足,提出了车辙变形率指标.结果表明,水环境和提高温度都会加速车辙的产生,50℃水浴和60℃空气浴车辙深度的相关性好,50℃水浴汉堡车辙试验可以反映沥青混合料的抗车辙性能,建议B级沥青采用45℃,A级沥青采用50℃,改性沥青采用60℃的试验温度.     

基于正交试验法的SMA沥青混合料压实性能主要影响因素研究

应用4因素3水平的正交试验法,分析拌合温度、压实温度、集料温度、击实次数对SMA-13压实沥青混合料的密度、空隙率、稳定度和流值的影响水平。结果表明,压实温度在置信水平α=0.10时对沥青混合料的压实性能有显著影响,其次为拌合温度和击实次数。使沥青混合料具有较好压实性能的工艺条件组合是:压实温度160℃+集料温度170℃+拌合温度180℃+击打次数70。     

降黏温拌沥青混合料路用性能研究

为降低沥青路面的施工温度,减少能源消耗及环境污染,路面施工常在沥青混合料中掺入降黏剂。本研究选用EC120、Sasobit两种降黏剂展开研究,通过黏度试验确定70#A级道路石油沥青中EC120的推荐掺量为3.5%,SBS改性沥青中EC120、Sasobit的推荐掺量均为3%,并将这两种降黏剂按推荐掺量分别对AC-13C、SMA-13混合料开展路用性能试验。研究结果表明：掺入降黏剂后,两种混合料的高温抗车辙、抗水损害及抗疲劳性能均得到显著改善,SMA-13混合料的低温抗开裂性能有小幅度降低,但仍能满足改性沥青混合料的技术指标要求。     

高寒地区沥青混合料的弯拉特性试验研究

研究了高寒地区沥青混合料的弯拉特性。基于AC-13、AC-16、SMA-16这3种级配,通过弯曲试验研究了不同温度下,不同油石比对沥青混合料弯曲特性的影响。研究表明:沥青混合料弯拉特性与试验温度、油石比和级配直接相关,随着试验温度的增加,沥青混合料的弯拉强度先增大后降低,弯拉应变增大,劲度模量降低,在高寒地区沥青混合料路面面层设计时应充分考虑常年低温的气候条件对沥青混合料实际弯拉特性的影响;在马歇尔试验确定最佳油石比条件下适当提高沥青的用量,采用粒径较大的级配有利于提高沥青混合料的低温抗裂能力。     

铁尾矿沥青混合料动态模量试验研究

根据不同铁尾矿掺量设计了3组AC-13C型沥青混合料,高低温性能试验和浸水汉堡车辙试验表明:铁尾矿沥青混合料高低温性能良好,水稳定性在满足要求的前提下相较于基准组有所降低。采用沥青混合料性能试验机(AMPT Pro)测试了3组混合料的动态模量和相位角,试验结果表明:掺加铁尾矿的沥青混合料随加载频率增大,其动态模量增幅小于普通混合料;相位角在低温和常温下随加载频率的增大而减小,当温度高于35℃时,随加载频率的增大而增大。根据时间-温度等效原理,采用非线性最小二乘法拟合得到参考温度20℃下的动态模量主曲线,通过主曲线可以查找任意频率下的动态模量,进一步获得铁尾矿沥青混合料的动态响应特性。     

环保型阻燃温拌沥青混合料在隧道路面中的应用技术研究

为解决传统热拌沥青混合料施工时的高能耗和高污染问题,改善隧道施工及运营环境,开发了一种拌和温度低、阻燃效果好的环保型温拌阻燃型沥青混合料。通过室内试验对AC-20及SMA-13两种级配热拌沥青混合料与相应的环保型阻燃温拌沥青混合料的路用性能进行研究,结果表明:在不增加油石比的前提下,环保型阻燃温拌沥青混合料较热拌沥青混合料降低拌合温度30℃左右,动稳定度指标提高15%,阻燃温拌改性后沥青混合料的弯曲破坏劲度模量较热拌沥青混合料相比增长11%,冻融劈裂残留强度比指标提高2%;同时通过试验路的铺筑及路面钻芯试验,表明应用于隧道施工现场的阻燃沥青混合料低温劈裂强度及水稳定性均满足路用性能要求。