基于PUMA的单级和多级加载模式下碎石粒料性能研究

通过精密非黏结材料分析仪(PUMA)开展碎石粒料的重复荷载试验,对单粒径、两档料填充和三档料填充碎石粒料进行单级加载模式(SSLM)和多级加载模式(MSLM)试验,研究碎石粒料材料性能,分析和讨论两种加载模式下前400次加载循环的永久变形和弹性模量,并对比了PUMA重复荷载试验与重复CBR两种等效模量及重复三轴试验常围压模型(CCP)和变围压模型(VCP)的计算模量。MSLM加载结果表明,单粒径碎石粒料在荷载强度低于340 kPa时,永久变形快速增长,之后降低,而填充碎石粒料在荷载低于200 kPa就会出现永久变形最大值;集料粒径越大,永久变形增量趋向于单峰变化。SSLM加载的前400次永久变形占总永久变形的主要部分,且比例随载荷强度升高;荷载强度低于240 kPa时,单粒径碎石和填充碎石粒料的永久变形差别不大,当超过240 kPa后,单粒径碎石粒料的永久变形快速增长;相比SSLM,MSLM加载模式的永久变形均较小,MSLM加载模式可以提高粒料材料的承载能力,并揭示粒料材料的三阶段压实原理;采用完全摩擦模型计算的等效模量值低于已有研究结果,但它们呈现相同的趋势,适用于粒料材料模量计算;CCP的弹性模量最大,VCP的弹性模量增长速率最高,荷载强度越大,围压对模量的影响越显著。     

再生集料用于水泥稳定碎石基层中的抗疲劳性能研究

该文以建筑废弃物再生集料为主要研究对象,开展基本性能试验,在不同水泥剂量(4%、5%)下,探究不同再生集料掺量(0%、25%、50%、75%)以及砖混凝土比例(1∶9、2∶8、3∶7)下水稳再生混合料的无侧限抗压强度、抗弯拉疲劳性能。研究结果表明:随着水泥剂量、再生集料的掺量以及砖混凝土比例的增加,水稳再生混合料的最大干密度减小,最佳含水率增大。在最不利情况下,4%水泥剂量满足在重交通荷载下,二级及二级以下公路底基层的要求。5%水泥剂量满足中等、轻交通下的高速公路、一级公路基层的要求。随着再生集料掺量与砖混凝土比例的增加,其疲劳寿命差异逐渐加大,再生集料掺量与砖混凝土比例对于水稳再生混合料疲劳寿命的影响曲线呈现良好的线性关系。     

水泥粉煤灰稳定再生集料的路用性能研究

采用水泥粉煤灰作为无机结合料稳定再生集料,研究再生集料掺量、来源、龄期、外加剂等因素对水泥粉煤灰稳定碎石路用性能的影响。试验结果表明:水泥粉煤灰稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度以及弯拉强度随再生集料掺量的提高均呈先增大后减小的趋势,并在80%再生粗集料掺量时达到峰值;100%再生粗集料掺量时,混合料的强度比80%掺量略有降低,但仍高于全天然集料混合料的强度。使用再生细集料的全再生集料混合料的强度比100%再生粗集料混合料的强度提高大约30%;再生集料来源、成分与处理工艺影响水泥粉煤灰稳定再生碎石的力学指标;再生集料显著增加了混合料的干缩应变,采用专用外加剂可使再生集料混合料的应变接近天然集料混合料,建议在水泥粉煤灰稳定再生碎石配合比设计阶段增加干缩控制指标,推荐28d干缩应变不大于300×10-6。     

再生粗集料棱角性对混合料高温性能评价

为分析再生粗集料棱角性对混合料高温性能的影响,采用动态颗粒图像分析仪测试了石灰岩、花岗岩、旧集料(花岗岩)3种集料不同粒径颗粒的形态结构,以球形度、凸形度、粗糙度3个指标定量评价集料颗粒的棱角性,分析集料棱角性的变化特征及不同掺配比例再生粗集料的棱角性与再生沥青混合料高温稳定性的相关性。结果表明:集料颗粒棱角性与其粒径大小呈线性相关,随着集料颗粒粒径的增大,其棱角性降低;旧集料与所选新集料相比,其棱角性会有一定程度降低;再生粗集料的棱角性随着旧集料掺配比例增大而减小,再生粗集料的棱角性与再生沥青混合料高温性能呈高度线性相关。     

SBS改性沥青混合料动态模量粘弹性行为研究

文章对沥青路面常用的3种SBS改性沥青混合料(AC-13、AC-20C和SUP-20)的动态模量进行检测。基于应用时-温等效原理平移生成动态模量主曲线,进而采用西格摩德模型对主曲线进行非线性回归。结果表明,3种沥青混合料的动态模量均随着加载速率的增大而增大,随着试验温度的升高而减小。围压为0k Pa时,SUP-20混合料动态模量在全频范围最大;围压为140k Pa时,AC-13混合料动态模量最小,SUP-20和AC-20C动态模量主曲线基本重合。施加140k Pa围压后,沥青混合料动态模量对温度的敏感性降低;随着加载频率的增大(温度降低),沥青混合料动态模量对围压的敏感性也有所降低。低频(高温)条件下,围压对沥青混合料动态模量影响较大;高频(低温)条件下,对动态模量基本没影响。     

超薄磨耗层沥青混凝土力学特性与疲劳性能研究

该文研究了级配类型和集料种类对超薄层沥青混凝土力学特性与疲劳性能的影响.研究结果表明,密实型级配类型或石灰岩作为细集料均能显著改善沥青混合料的力学性能,提高超薄层沥青混合料的抗压强度、劈裂强度和破坏劲度模量;超薄层沥青混合料的动态模量均大于普通沥青混合料,有利于提高沥青混合料抵抗永久变形的能力;普通沥青混合料的疲劳方程适合于描述超薄层沥青混合料的疲劳寿命与应力的关系,SAC-10(完断)级配的沥青混合料的疲劳寿命在相同的应力强度比下始终最大.     

红土粒料永久变形演变规律

针对红土粒料基层在反复碾压和雨水作用下发生的结构损伤现象,开展了非洲几内亚红土粒料的室内三轴试验,对比分析了应力状态、湿度波动、压实度、荷载作用等对永久应变的影响,研究了永久变形随重复荷载作用与湿度波动(特别是干旱、降雨、旱湿循环等极端条件)的演变行为,揭示了红土粒料基层结构性能损伤机理。试验表明:随着荷载作用次数的增加,红土粒料永久应变先快速增长后逐渐平缓。含水率、压实度及偏应力等对永久变形的影响显著:当偏应力从103kPa增加到276kPa时,红土粒料永久应变的增幅为5%～25%,个别工况下永久变形增幅最高为40%;当由干化状态增大至湿化状态时,红土粒料的永久变形增长约2. 3倍;干湿循环后的试件,永久变形下降幅度为40%～80%,在压实度较低时永久变形下降的幅度较高。Monismith模型可用来表征红土粒料随荷载作用次数的演变规律,相关性普遍在0. 90～0. 95。红土粒料永久变形随荷载作用的演变规律,可以从红土粒料的颗粒组成和破碎变形进行分析。     

抗车辙剂对含再生粗集料沥青混合料性能影响研究

采用再生集料替代沥青混合料中的天然集料具有巨大的经济潜力和环保优势,但其中的低强度水泥砂浆和砖块成分较天然集料更易在荷载作用下出现破坏,导致沥青混合料性能出现衰减,因此亟需探究改善含有再生集料沥青混合料性能的方法及其对沥青混合料性能的影响规律。该文选用富含聚乙烯PE的抗车辙剂,通过马歇尔配合比试验,分析不同抗车辙剂用量对再生集料沥青混合料的马歇尔力学指标、体积参数和沥青用量的影响;而后进一步探究抗车辙剂对再生集料沥青混合料的动稳定度、低温弯拉应变、冻融劈裂强度比和疲劳寿命的影响规律。试验结果表明:(1)砖块成分对再生集料沥青混合料的马歇尔性能具有明显的负面影响,应在再生集料中控制其含量;(2)富含PE抗车辙剂对提高再生集料沥青混合料的高温抗变形效果显著,同时也能在一定程度上改善再生集料沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能,具有良好的应用前景。     

再生混凝土骨料在沥青混凝土路面中的应用研究

研究了再生混凝土骨料(Recycled Concrete Aggregate,简称RCA)与天然骨料在基本物理力学特性上的不同,结合国内外关于再生混凝土骨料应用于沥青混合料的已有成果,分析了RCA沥青混合料的马歇尔试验与耐久性.研究结果表明:RCA应用于沥青混凝土路面是可行的.最后针对再生混凝土骨料应用于沥青混凝土路面可能遇到的问题给出了相关建议,并对其应用前景做出了展望.     

永久性沥青混凝土路面设计指标及标准

由于具有经济的全寿命周期成本,永久性沥青混凝土路面近年来受到了国内外研究人员的关注,但目前没有明确统一的设计指标与标准.针对此问题,分析了我国现行沥青混凝土路面设计指标,并和国外沥青混凝土路面设计指标进行了对比,提出我国应采取路基顶面压应变、沥青混凝土层底拉应变和设计年限末总的累积塑性变形等作为永久性沥青混凝土路面的设计指标;并结合我国重载交通特点,提出了路基顶面压应变宜取120με,沥青混凝土层底拉应变对普通AC25沥青混合料,可分别采用100με(最佳沥青含量)和110 με(最佳沥青含量+0.5%),而对SBS改性AC25沥青混合料,可采用145με作为沥青混凝土层底容许拉应变;采用半刚性底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在12 mm以内,而采用粒料底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在20 mm以内.