硬质沥青混合料动态间接拉伸试验研究

基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应,并能正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质等优点,利用英国Cooper NU-14多功能沥青材料试验机测定了30^#硬质沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量,对试验结果进行了二元方差分析及非线性拟合,分析了级配、油石比、结合料类型和试验温度对动态间接拉伸试验的影响。结果表明：30^#硬质沥青混合料具有很高的动态间接拉伸劲度模量,用于沥青路面的下面层可减小其底面的拉应变;级配、油石比、试验温度和沥青针入度均对沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量有显著的影响。     

热老化后的纤维沥青混合料性能试验

通过使用强制通风烘箱使纤维沥青混合料试件高温热老化来模拟纤维沥青混合料在施工中受到的热老化,进一步通过间接拉伸试验、冻融循环试验和疲劳试验测试热老化后试件的间接拉伸强度、冻融间接拉伸强度比、动态劲度模量和疲劳寿命。试验结果表明：热老化后,纤维沥青混合料间接拉伸强度稍增大,水稳定性变差,动态劲度模量增大,疲劳寿命降低。     

三维应力状态下沥青混合料动态模量归一化

沥青混合料的动态模量是路面力学响应分析和结构设计的重要参数之一。为客观表征不同应力状态、试验温度及加载频率等试验条件对沥青混合料动态模量的影响规律，建立复杂服役条件下沥青混合料的动态模量预估模型，揭示沥青混合料动态模量的服役状态相关性。首先开展了不同温度、不同加载速率下沥青混合料的单轴压缩、间接拉伸及直接拉伸强度试验，揭示了不同温度下沥青混合料强度随加载速率的幂函数变化规律，为模量试验应力比的确定提供了依据。进而据此开展了不同温度与不同加载频率下沥青混合料的单轴压缩、间接拉伸及直接拉伸动态模量试验，提出了以等效应力比表征三维应力状态下模量试验应力比的沥青混合料动态模量分析方法，并基于时-温等效原理，采用Sigmoidal函数，建立了基于三维应力状态下等效应力比的动态模量归一化预估模型，实现了不同试验方法下沥青混合料动态模量的统一表征。研究结果表明：不同试验温度与应力状态下沥青混合料的强度均随加载速率的增大而增大，基于等效应力比表征的三维应力状态下模量试验应力比可实现不同试验条件下沥青混合料动态模量的统一表征，避免了路面结构设计时人为选取材料模量设计参数导致的设计结果不确定性。研究可为提...     

高模量沥青混合料的力学性能试验研究

为提升普通沥青混合料的模量,采用DXG-2高模量剂,分别对高模量沥青混合料进行劈裂强度、静态回弹模量及动态模量试验,并对力学性能进行对比分析。结果表明:随高模量剂的增加,混合料的抗压强度、静回弹模量逐渐增大,劈裂强度先增大后减小;高模量剂掺量＞0.6%时,其劈裂强度会随之减小,施工中高模量剂量应控制在0.6%为宜;在相同温度和频率下,随着高模量剂用量的增加,沥青混合料的相位角逐渐减小;在同一温度和相同的加载条件下,随高模量掺量的逐渐增加,混合料的动态模量逐渐增大;随着加载频率的增加,混合料的动态模量也会逐渐增大,随着温度的提升,动态模量逐渐减小。     

高原寒冷地区沥青混合料弯拉特性分析

针对青藏高原寒冷地区低温、大温差气候特点,通过沥青混合料弯曲试验,分析了温度、沥青种类、油石比、级配等对混合料弯拉特性的影响。试验得出,沥青混合料弯拉强度随着温度的升高呈上凸抛物线形变化,弯拉应变逐渐增大,劲度模量不断减小;改性沥青和高标号沥青混合料的弯拉强度和弯拉应变较大,劲度模量较小;油石比增加时,沥青混合料弯拉强度先线性增大后减小,弯拉应变增大,劲度模量减小;矿料级配越粗,沥青混合料弯拉强度越大。结果表明,温度对沥青混合料弯拉特性的影响较大,采用改性和高标号沥青,适当增加油石比、采用较粗矿料级配,有利于提高沥青混合料的低温弯曲性能。     

掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量试验研究

采用顶面法测试了掺RAP的水泥乳化沥青混合料中不同油石比、RAP掺量、水泥掺量、压实度和温度5个因素对其抗压回弹模量的影响。研究结果表明:掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量随乳化沥青油石比的增大而降低;抗压回弹模量随温度升高呈线性降低;抗压回弹模量随水泥用量的增大而增大,推荐水泥掺量为3%;混合料抗压回弹模量随着RAP掺量的增大而增大,建议RAP掺量控制在50%范围以内;压实度对添加RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量的影响显著。     

厂拌温再生沥青混合料中新旧沥青的融合性研究

新旧沥青的融合性是温再生沥青混合料技术性能的关键所在,通过性能试验分析了该类混合料中新旧沥青的融合性。采用劈裂强度、浸水劈裂强度、冻融前后的劈裂强度比以及间接拉伸模量等作为评价指标,分别测试了不同旧料掺量(30%,40%,50%)的常规温再生和沥青完全融合温再生这两种情况下沥青混合料试件的性能。结果表明:温再生沥青混合料试件的上述各指标总体上都随着回收旧料比例的增加而上升,并且比沥青完全融合时的温再生混合料试件指标都相应有所提高。在旧料掺量比例小于50%情况下,厂拌温再生混合料中新旧沥青的融合性良好。     

膨胀石墨负载型环氧沥青混合料高低温性能试验

为研究膨胀石墨负载型环氧沥青混合料在高温及低温下的路用性能,本次试验进行了沥青混合料试件制备,包括试件成型、矿料级配设计与最佳石油比选择,确定试验试件,进而进行高温及低温试验。试验结果表明:相同级配下,由于膨胀石墨的加入,负载型环氧沥青混合料的最佳油石比要大于普通环氧沥青混合料;负载型环氧沥青混合料高温性能优于普通环氧沥青混合料,具有良好的高温性能;采用间接拉伸试验测试负载型环氧沥青混合料的低温性能,发现在低温条件下,负载型环氧沥青混合料的强度大于普通环氧沥青混合料,但变形量略小,劲度模量偏大,具有"强而脆"的特质,因此不建议在低温高寒地区使用。     

基于间接拉伸模式的沥青混合料内部力链分布特征

为了表征沥青混合料在间接拉伸模式下的力链分布特征，成型3种骨架结构沥青混合料的马歇尔试件，以及旋转压实试件和相应3种类型的沥青砂浆静压试件。利用简单性能试验分别测试不同温度条件下沥青混合料和沥青砂浆的动态模量、相位角，在获取沥青混合料旋转压实试件和马歇尔试件截面图像的基础上，结合数字图像处理技术和MATLAB编程，借助离散元方法重构了3种类型沥青混合料的旋转压实和马歇尔数字试件。对旋转压实数字试件进行虚拟简单性能试验，运用反演算法计算数字试件的细观参数，校验细观模型的准确性和合理性。对马歇尔数字试件开展虚拟间接拉伸试验，提取颗粒间接触力力链信息，以力链概率分布和角度分布作为量化指标进行分布特征分析。研究结果表明：利用离散元方法重构的3种骨架结构沥青混合料黏弹性细观模型具有较高的预测精度，动态模量和相位角的实测与预测最大差异分别为9.64%、0.24°；间接拉伸荷载模式下，3种骨架结构沥青混合料的内部法向压力力链概率分布均随f(接触力与平均接触力的比值)的增大而衰减，强力链(f≥1)的概率分布较小，而弱力链(f＜1)的概率分布较大，随着温度的升高，力链的最大概率分布基本呈增大的趋势；不同温度的压力力链角度分布差异较大，呈沿0°-180°水平线和90°-270°垂直线的非对称分布，0°-180°水平线以上分布占主导，随着温度的升高，角度分布均向外延伸，但延伸幅度不大，最大仅为3.954%；不同截面的沥青混合料具有一致的法向力链概率分布和角度分布。研究结果为从细观角度认知沥青混合料的非均匀力学响应及荷载传递演化提供了理论依据。     

高模量沥青混合料模量对比评价

介绍了3种提高沥青混合料模量的途径及它们的作用原理,即采用高模量改性沥青、矿物纤维加强和界面改性.通过测试试验段、对比段沥青混凝土芯样在40℃条件下的间接拉伸模量,对这几种高模量改性方法的效果进行了对比评价.结果表明采用高模量改性沥青、矿物纤维增强沥青或PR添加剂改性沥青均能明显提高沥青混合料的间接拉伸模量,从而改善沥青混凝土路面的抗车辙性能;相对而言,高模量改性沥青对混合料的模量提高效果最为显著,另外两种效果相当.     

基于间接拉伸的老化沥青混合料残余寿命评价

为评价老化沥青混合料残余寿命,通过室内模拟老化条件制作试件和现场取芯试件,采用一次性间接拉伸试验探讨不同老化时间水平下试件的弹性模量、破坏模量以及劈裂强度演化规律,提出了以弹性模量为基础的老化系数评价指标;采用应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,研究了老化系数、残余疲劳寿命以及累计耗散能的关系。结果表明：在不同老化时间水平下,各评价指标的变化幅度存在显著差异,在老化初期弹性模量和破坏模量的变化幅度高于劈裂强度,弹性模量敏感性强、区分度高以及变异系数小能可靠和合理地评价老化沥青混合料力学性能;在短期老化时,老化系数增量显著,随着老化程度增加,老化系数增量趋于平稳;老化系数与残余疲劳寿命、累计耗散能存在良好的相关性,残余疲劳寿命和累计耗散能随着老化系数的增加而增加。     

不同因素对沥青混合料抗剪强度的影响研究

随着交通量的增加、轴载及胎压的增大,超载及渠化现象也日益严重,很多高速公路沥青路面因抗剪强度不足而出现了各种病害。本文通过三轴剪切试验对影响沥青混合料抗剪强度参数的因素进行试验分析,在不同油石比、沥青类型、压实度情况下测得沥青混合料的c和φ值。试验结果表明:油石比对沥青混合料抗剪强度有较大影响,随着油石比的增大,沥青混合料抗剪强度先增加后减小,在最佳油石比下达到最大抗剪强度;沥青的粘度越大,沥青混合料的c和φ值就越大,抗剪强度就越高;在最佳油石比的条件下,沥青混合料的抗剪强度随着压实度的增加而增加。     

开级配大粒径沥青碎石混合料劈裂试验的离散元数值分析

为了弥补现有沥青路面结构设计理论中将沥青混合料当作完全弹性体进行计算分析的不足,以AC-16,AC-20,开级配大粒径沥青碎石混合料OLSM-25的劈裂强度为研究对象,采用离散元方法,运用二维颗粒流程序(PFC2D),从细观角度入手,对AC-16,AC-20,OLSM-25的劈裂(间接拉伸)试验进行数值模拟,对比分析AC-16,AC-20,OLSM-25圆柱体试件内部集料颗粒之间的接触力、位移矢量、微裂缝数量及其分布规律.结果表明:在峰值轴向力作用下,当沥青混合料圆柱体试件开裂破坏时,随着沥青混合料公称最大粒径、空隙率的增大以及油石比的减小,试件内部集料颗粒之间的接触力由基本均匀趋于相对离散分布,位移矢量存在显著差异,微裂缝数量逐渐减少.与AC-16,AC-20相比,OLSM-25的间接拉伸抗裂效果显著.     

PR-Module高模量沥青混合料动态模量—温度分布研究

为了研究PR-Module高模量沥青混合料的动态模量变化规律、时温等效下动态模量主曲线和沥青混合料层动态模量沿深度(温度)的分布规律,以SK-70~#作为基质沥青,选用PR-Module作为改性剂制备高模量沥青混合料,通过简单性能试验(SPT试验)测试了PR-Module掺量为0%、0.3%、0.5%和0.7%时沥青混合料的动态模量,并对比分析了PR-Module添加量、温度、加载频率对沥青混合料动态模量的影响;依据时温等效原理,通过非线性最小二乘法拟合得到高模量沥青混合料动态模量的主曲线方程。以抚吉高速公路为例,建立了行驶速度为60、80、100、120 km/h时高模量沥青混合料层动态模量沿深度(温度)的分布曲线。结果表明:不同PR-Module掺量的高模量沥青混合料的动态模量试验结果具有较好的一致性;建立了参考温度为20℃时PR-Module高模量沥青混合料的动态模量主曲线方程。AC-25型高模量沥青混合料在不同温度区间相比普通沥青混合料动态模量的增长率为37%～63%。     

高模量沥青混合料力学性能试验研究

为了研究高模量剂掺量对沥青混合料力学性能的影响,通过劈裂强度、静态回弹模量和动态模量等试验,分析了高模量剂在不同掺量、不同温度条件下对沥青混合料劈裂强度、抗压强度、静态回弹模量、动态模量和相位角等指标的影响。结果表明:高模量剂的加入能明显提高劈裂强度,但其掺量不宜超过0.6%;随着高模量剂掺量的增大,抗压强度和静态回弹模量逐渐增大,当掺量由0%增至0.7%时,抗压强度和静态回弹模量分别提高30.8%和49.4%;高模量剂掺量对动态模量的影响小于静态回弹模量;高模量剂的加入对相位角的影响很小,表明高模量剂对沥青混合料的黏弹特性影响较小。     

流值在密级配沥青混合料配合比设计中的应用

文中探讨了沥青混合料的击实温度、试件制作过程以及级配类型等影响沥青混合料流值的因素。试验结果表明,设计的最佳油石比的流值选定在24～28的范围内,而施工的沥青混合料的流值控制在20～40的范围内能确保密级配沥青混合料性能优良。     

基于动荷载作用下的沥青混合料老化性能研究

利用英国多功能气动沥青材料试验机Cooper NU-14测定了4种沥青混合料老化前、短期老化和长期老化后试件的动态间接拉伸劲度模量试验参数,分析了影响沥青混合料抗老化性能的相关因素.结果表明,短期老化是沥青混合料老化的主要阶段,空隙率、粗集料含量和沥青膜厚度对沥青混合料的老化性能有重要影响.     

高模量沥青混合料抵抗车辙能力的试验分析

为分析高模量改性沥青能否提高混合料的模量及路面的抗车辙能力，文中采用粤赣（广东-赣州）高速公路拟定的级配及工地集料进行试验段沥青混合料配合比设计；试验段铺筑完后，从试验段、对比段的代表性位置钻取芯样，利用Cooper进行混合料的间接拉伸模量测定和RLWT试验。试验结果表明，采用高模量沥青混合料铺筑的路面具有较好的抗车辙能力。     

旧料对沥青混合料力学特性的影响

为了更精细地分析旧料对沥青混合料性能的影响,将旧料采用4.75 mm的筛网热筛分为粗、细两个部分,通过掺加不同比例的粗、细旧料组成6种级配的沥青混合料进行间接拉伸模量试验和劈裂强度试验,采用不同荷载频率的间接拉伸劲度模量、冻融前后的劈裂强度、破坏应变、黏韧性指数等指标评价了旧料对沥青混合料力学特性的影响。研究表明:低频率下的劲度模量、黏韧性指标、冻融前后的劈裂强度比可以作为掺加旧料沥青混合料力学特性的评价指标;旧料中与沥青混合料力学特性存在相关性的主要是旧沥青含量,旧沥青含量越高,沥青混合料拉伸劲度模量越大,黏韧性指数越小,冻融前后的劈裂强度比越小,力学特性越差。     

掺加沥青基碳纤维的沥青混合料路面的融雪研究

在沥青混合料中加入碳纤维和微胶囊相变材料,研究了微胶囊相变材料掺量和油石比对沥青混合料电阻率和融雪去冰效果的影响。结果表明,在马歇尔试件中油石比一定前提下,微胶囊掺量的增加会增大沥青混合料的电阻率,在通电情况下,路面掺加沥青基碳纤维的沥青混合料的热生成效率会提高,从而对路面融雪化冰效果会得到提升;马歇尔试件温度的降温趋势会随着微胶囊相变材料掺量的增加而逐渐变缓,稳定阶段的温度呈逐渐上升趋势;在实际掺加沥青基碳纤维的沥青混合料的配置过程中,如果碳纤维和微胶囊相变材料掺量一定的前提下,为了实现最佳的融雪化冰效果,油石比的选择可以直接采用最佳油石比。