公称最大集料粒径对沥青混合料劈裂强度影响数值分析

为研究公称最大集料粒径对沥青混合料劈裂强度影响,基于数字图像处理技术,采用有限元法建立基于混合料二维截面的劈裂试验模型,数值模拟公称最大集料粒径对沥青混合料劈裂强度影响,并加以试验验证。研究表明:公称最大集料粒径影响沥青混合料劈裂强度,公称最大集料粒径与沥青混合料劈裂强度变异性间相关性好。公称最大集料粒径小,相应的沥青混合料劈裂强度数值变异系数则小,反之亦反。     

连续摊铺与间断摊铺沥青混合料劈裂强度与温度的关系

沥青混合料在不同温度条件下会有不一样的性能,规范采用-10℃评价沥青混合料的低温性能,而我国北方寒冷地区冬季温度要低于-10℃,这就存在两个问题:一是沥青混合料在低于-10℃下的劈裂抗拉性能会如何变化,二是连续与间断摊铺沥青混合料在不同温度下的劈裂强度又有什么样的关系。基于此,为了对比分析连续与间断摊铺沥青混合料在不同温度下的劈裂强度大小关系,通过室内模拟连续摊铺与间断摊铺施工工艺,制作了上层AC-13/下层AC-16和上层AC-16/下层AC-20两种不同级配组合下的双层马歇尔试件,经过20,10,0,-10,-20℃5种不同温度处理后,采用1 mm/min和50 mm/min两种不同加载速率,研究了连续与间断摊铺沥青混合料劈裂强度的变化规律。研究结果表明:不同温度条件下,连续摊铺沥青混合料劈裂强度要比间断摊铺沥青混合料劈裂强度大;连续与间断摊铺沥青混合料劈裂强度都随温度的降低而升高;从不同温度下的劈裂抗拉强度来看,上层AC-13/下层AC-16组合比上层AC-16/下层AC-20组合好;相同条件下,加载速率越快,测得的劈裂强度越高,加载速率越慢,测得的劈裂强度越低。     

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.     

水泥混凝土桥面沥青铺装层间抗剪切能力比较

采用斜剪试验方法评价水泥混凝土桥面与沥青混凝土层间抗剪强度.针对影响层间抗剪强度的几个因素,重点探讨了沥青混合料类型、沥青混合料压实度和黏层材料的黏度及洒铺量对其的影响.试验结果表明:当沥青混合料构造深度水平相当时,层间抗剪强度将随公称最大粒径的增加而增加;但对于公称粒径相同的2种小粒径沥青混合料,悬浮-密实型的沥青混合料的层间抗剪强度更大;层间抗剪强度随沥青混合料压实度的增加而增加;对于不同胶粉含量的橡胶沥青黏层,层间抗剪强度将随橡胶沥青黏度的增加呈现抛物线趋势.     

高速公路沥青稳定基层疲劳性能试验研究

通过与国外沥青稳定基层常用级配及国内相关级配的比较,经过大量的马歇尔试验和强度试验,初选出沥青稳定碎石1#(公称粒径26 5mm)和沥青稳定碎石2#(公称粒径31 5mm)两种级配。然后,在MTS810材料试验系统上进行应力控制的疲劳试验,研究其抗疲劳性能,并进行疲劳寿命预估。研究表明这两种沥青混合料的力学性能和疲劳性能较佳,能够用于修筑高速公路的沥青稳定基层。     

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。     

应力施加顺序对AC-13沥青混合料永久变形的影响研究

在30、40、50℃下利用CRT-NU14气动伺服沥青材料试验机对AC-13沥青混合料进行0.4、0.7、1.0MPa 3种应力不同施加顺序组合下的三轴重复荷载试验,并对最大永久变形量对应的应力施加顺序下的试验数据进行线性拟合,研究应力施加顺序对沥青混合料永久变形性能的影响。结果表明,AC-13沥青混合料在0.4 MPa→0.7 MPa→1.0 MPa应力作用下产生的永久变形量最大;试验温度下,AC-13沥青混合料抵抗永久变形的能力随着荷载的增大而降低;荷载一定时,试验温度区间内AC-13沥青混合料抵抗永久变形的能力随着温度的升高而降低。     

沥青稳定基层混合料的矿料级配研究

本研究的目的是选定合理的沥青稳定基层混合料级配,并研究其力学性能和疲劳规律。首先,通过与国外沥青稳定基层常用级配及国内相关级配的比较,以及大量的马歇尔试验和强度试验,初选出沥青稳定碎石1号(公称粒径26.5 mm)和沥青稳定碎石2号(公称粒径31.5 mm)两种级配类型;然后,在M TS810材料试验系统上进行了应力控制的疲劳试验,研究其抗疲劳性能。试验表明,这两种级配的沥青稳定基层碎石混合料的力学性能和疲劳性能优良,能够用于修筑高等级公路的沥青稳定基层。     

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。     

含不同粒径集料沥青混合料劈裂抗拉强度研究

设计了含不同粒径集料沥青混合料AC-9. 5、AC-4. 75、AC-2. 36、AC-1. 18以及AC-13C,对含不同粒径集料沥青混合料进行了配合比设计,并制备成型标准马歇尔试件。测定了各类含不同粒径集料沥青混合料的劈裂抗拉强度,分析了各类沥青混合料劈裂强度参数变化规律。结果表明:含不同粒径集料沥青混合料劈裂强度与集料粒径相关,劈裂强度规律表现为AC-13C AC-9. 5 AC-4. 75 AC-2. 36 AC-1. 18;其中4. 75～9. 5 mm集料对提升沥青混合料劈裂强度作用较明显。     

小粒径大空隙排水沥青混合料性能试验

为实现超薄排水沥青路面的设计与应用,采用渗透性试验、摆式摩擦系数试验、动态摩擦系数试验、声波吸收系数试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验,对最大公称粒径4.75 mm和13.2 mm的2种开级配型式与2种不同沥青混合料类型组合而成的4种大空隙排水沥青混合料的综合性能进行试验评价。试验结果显示,最大公称粒径4.75 mm级配形式的开级配沥青混合料的透水性能、摩擦性能及抗松散能力比最大公称粒径13 mm级配的沥青混合料略优,具有很好的排水降噪功能。环氧沥青混合料的使用,有利于提高小粒径大空隙排水沥青混合料的整体路用性能。     

沥青稳定基层疲劳性能研究

通过与国外沥青稳定基层常用级配及国内相关级配的比较，经过大量的马歇尔试验和强度试验，初选出沥青稳定碎石1#（公称粒径26．5mm)和沥青稳定碎石2#（公称粒径为31．5mm)两种级配。然后，在MTS810材料试验系统上进行了应力控制的疲劳试验，研究其抗疲劳性能，并进行疲劳寿命预估，研究表明这两种沥青混合料的力学性能和疲劳较佳，能够用于修筑高等跌沥青稳定基层。     

沥青混合料动态力学性能的围压应力依赖性研究

为了研究沥青混合料动态力学性能的围压应力依赖性,分别对AC-20(AH-30^#)和AC-25(AH-30^#)两种沥青混合料开展不同试验温度、不同扫描频率和不同围压水平的三轴动态模量试验。首先分析不同温度和频率条件下围压应力对沥青混合料动态力学性能的影响;其次基于时温等效原理分别采用Boltzmann和Gussamp函数模型绘制了基准频率为10 Hz沥青混合料动态模量和相位角主曲线。研究表明：当试验温度低于20℃时,不同扫描频率条件下,围压对两种沥青混合料的动态力学性能几乎没有影响;当温度为55℃,扫描频率为0.1 Hz时,AC-20(AH-30^#)和AC-25(AH-30^#)沥青混合料的最大动态模量比值分别为3.50和2.49,当试验温度为50℃,扫描频率为0.1 Hz时,最小相位角比则分别为0.59和0.65。高温状态下,围压水平越大,则沥青混合料动态模量比越大,相位角比越小,两种沥青混合料的动态力学性能具有显著的围压应力依赖性。沥青混合料动态模量和主曲线整体变化趋势相同,但在高温区域围压水平升高...     

不同级配类型沥青混合料最优尺度选取研究

为研究不同级配类型沥青混合料最优尺度,本文选取三种级配不同的沥青混合料进行多尺度分析。根据多尺度方法,建立反映三种沥青混合料级配材料(AC-5、AC-13、AC-25)的粒料分布模型。通过利用划分的五个尺度区域(2 mm×2 mm,10 mm×10 mm,30 mm×30 mm,60 mm×60 mm,80 mm×80 mm),将3种不同级配沥青混合料从小尺度至大尺度的顺序求算反映材料基本属性的弹性模量E。分析尺度变化对不同级配变化规律,选取适合每种级配类型的最优尺度,并通过试验验证最优尺度方法的合理性。结果表明:随着计算尺度增大,每类级配的沥青混合料弹性模量均增大然后达到稳定,沥青混合料的最优尺度介于该类粒径的2倍公称最大粒径与2倍最大粒径之间。该方法可推广到沥青混合料疲劳损伤过程的力学衰减规律中。     

温度-动水压力耦合作用下不同骨架沥青混合料的冲刷行为研究

为了研究温度-动水压力耦合作用下不同骨架类型沥青混合料的冲刷行为,利用自主研发的动水冲刷仪在温度为30℃、40℃、50℃和动水压力为0.7MPa、1MPa的条件下,对三种类型沥青混合料马歇尔试件进行冲刷试验。结果表明:OGFC-16的水损坏最严重,AC-16最轻;OGFC-16的动力渗水系数最大,AC-16的最小;OGFC-16的质量损失最大为25.6%,AC-16的质量损失最小,仅为1.12%;经冲刷后,AC-16所能承受的峰值力最大,为2920MPa,OGFC-16所能承受的峰值力最小,最大仅为963MPa。     

沥青混合料抗剪性能试验研究

基于单轴贯入试验这种全新的沥青混合料抗剪强度评价方法,研究沥青混合料公称粒径大小对于该试验的影响.通过不同级配的沥青混合料在不同试件尺寸及压头尺寸下的贯人试验,得到抗剪强度变异性规律.同时结合有限元模型分析结果,得到与公称粒径大小相匹配的贯入试验参数.研究表明:对于沥青混合料最大公称粒径大于或等于20 mm时.采用0150×100 mm试件和042 mm压头可满足工程精度要求.     

超薄磨耗层小粒径沥青混合料性能研究

为探究小粒径、大孔隙沥青混合料应用于超薄磨耗层的可行性,采用公称最大粒径4. 75mm的集料设计制备了一种空隙率大于20%的透水沥青混合料。利用车辙、低温弯曲小梁、冻融劈裂、摆式摩擦、手工铺砂法、以及渗水试验对小粒径大孔隙透水沥青混合料的高温、低温、水稳定性、摩擦以及透水等路用性能与表面特性进行了评价,试验结果显示:混合料的60℃动稳定度为8201次/mm,-10℃极限弯曲应变为2896με,冻融劈裂残留强度比为84. 62%,BPN摆值为69,构造深度为0. 71mm,渗水系数为6857mL/min。研究表明小粒径大孔隙沥青混合料具有良好的路用性能,高温稳定性、抗滑性能、排水性能显著,与OGFC-13的路用性能对比分析后,小粒径沥青混合料可以考虑作为超薄磨耗层使用。     

沥青混合料临界矿料间隙率试验分析研究

JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中VMA的大小是根据集料的最大公称粒径和空隙率规定的。理论上讲,规范规定的最小VMA应该是此种混合料的临界VMA。笔者采用动态三轴蠕变试验对表面层AC-13型3种级配沥青混合料进行试验研究,确定AC-13型沥青混合料的临界矿料间隙率值。沥青混合料在相同的沥青用量下,其耐久性与裹覆在集料表面的沥青膜厚度相关,沥青膜厚度越大,其耐久性越强;否则,反之。将确定的临界矿料间隙率值转化为设计空隙率下的矿料间隙率,并通过计算沥青膜厚度验证该矿料间隙率的合理性。     

EVOTHERM温拌混合料温度控制研究

采用AC-13、AC-20两种级配，研究Evotherm温拌沥青混合料在不同施工成型温度下的性能变化规律，提出最佳施工成型温度在115～125℃，室内试验最佳拌合温度为125℃，最佳成型温度为120％，并进行了试验路验证。其在河南驻泌高速公路温拌试验段中上面层的成功应用，表明该温度控制指标是合适的。     

沥青混合料抗剪强度的影响因素分析

采用单轴贯入试验来评价沥青混合料的抗剪强度,并结合无侧限抗压强度来得到混合料的黏聚力和内摩阻角。针对不同最大粒径不同结构类型混合料、相同最大粒径不同级配、当量软化点、集料类型、沥青用量等影响沥青混合料抗剪强度的影响因素进行研究,得出当集料、沥青种类不变时,公称尺寸越大,沥青混合料的抗剪强度越大等重要结论。