利用虚应变分析沥青混合料的粘弹性质

沥青混合料是典型的粘弹性材料之一,其行为特性较为复杂,利用虚应变则可以简化沥青混合料的粘弹性分析过程。对Superpave13沥青混合料进行了不同条件下的复数模量试验,并将试验结果转化为沥青混合料松弛模量的Prony系列表达式;分别进行了半正弦荷载试验和恒应变压缩试验,利用松弛模量计算了虚应变,并对采用虚应变的沥青混合料粘弹性本构关系进行研究。结果表明,利用虚应变可以消除粘弹性材料的应力-应变滞后效应和对荷载作用速度或时间的依赖性,而且应力-虚应变呈线性关系,从而可以利用广义弹性-粘弹性对应原理对混合料的行为特性进行分析,达到简化粘弹性分析的目的。     

沥青路面粘弹性有限元模拟方法

基于蠕变试验,测定沥青混合料的蠕变曲线,通过数学方法求得松弛模量曲线,并通过非线性拟合方法求得有限元软件ABAQUS中用于描述沥青混合料粘弹性性质的prony级数,通过对路面模型进行摄动分析,结合粘弹性材料时温等效性质,建立路面有限元动态分析模型,从而为研究移动荷载与温度荷载作用下,沥青混凝土路面的粘弹性力学响应分析提供了方法和基础。     

沥青混合料粘弹性参数的测定及其在本构模型中的应用

沥青混合料粘弹性参数的测定决定本构模型中松弛函数或蠕变函数的确定,基于应力松弛试验,运用粘弹性力学相关理论对沥青混合料的粘弹性参数测定方法进行了分析,提出了该测定方法的数学模型,并用Origin软件进行了计算求解,最后举例说明了其在本构模型中的应用.     

沥青混合料蠕变柔量转换为松弛模量的研究

利用不同荷载水平下AC-13C沥青混合料单轴压缩蠕变试验的拟合结果,根据推导的蠕变柔量与松弛模量之间的转换关系,运用配置法和最小二乘法,得到了松弛模量Prony级数表达式的有关参数。计算结果表明:基于实现容易和操作方便的蠕变试验,避免了误差较大的松弛试验。通过粘弹性参数之间的相互转换关系,得到了沥青混合料松弛模量曲线,并比较了2种方法计算的松弛模量曲线相似度。为沥青混合料粘弹特性的进一步分析提供了有效方法。     

沥青混合料应变疲劳性能的试验研究

沥青混合料疲劳试验的荷载控制模式有应力控制模式和应变控制模式。而在应变控制的疲劳试验过程中 ,沥青混合料的应力应变状态更符合沥青路面的实际情况。试验得出的弯拉应变与疲劳寿命之间的关系便于应用。运用 MTS81 0材料试验系统 ,进行了 5种级配的沥青混合料的应变控制模式的疲劳试验 ,得出了它们的应变疲劳方程 ,并对疲劳方程进行了比较和分析。研究表明 ,同一应变 (或应变比 )下 ,若干试件的对数疲劳寿命表现为正态分布 ,而且应变、应变比与疲劳寿命分别在双、单对数坐标上表现为直线关系 ;单对数坐标下以应变比表示的疲劳方程较双对数坐标下的以应变表示的疲劳方程稳定 ,而双对数坐标下的疲劳方程更易区分出沥青混合料疲劳性能的优劣 ;应变控制模式下的疲劳试验 ,其它条件相同时 ,沥青混合料的模量越小 ,疲劳寿命越长。     

改性沥青和聚酯纤维对AC低温性能影响研究

通过3种试验方法对Superpave13和Superpave19级配下沥青混凝土的低温抗裂性能进行了研究。结果表明:添加纤维和SBS改性沥青使得沥青混合料出现破坏应变能、破坏应力、应变增长、劲度模量减小的趋势,可以明显提高沥青混合料的低温抗开裂能力,并且各型沥青混合料的劈裂破坏强度在不同的温度范围变化趋势不同,存在一临界温度(-10℃左右)使其出现峰值。3种混合料破坏荷载的大小顺序为:改性沥青>纤维混合料>普通沥青混合料,破坏应变也有同样的规律。由积分应变能试验获得的断裂韧度可以作为评价沥青混合料低温抗裂能力的有效指标。     

Burgers粘弹性模型在沥青混合料疲劳特性分析中的应用

本将Ｂｕｒｇｅｒｓ模型作为沥青混合料的粘弹性本构模型，提出了一种根据动态试验确定Ｂｕｒｇｅｒｓ参数的方法。研究表明，并联参数Ｅｔ，η２与试验频率及温度相关，串联参数Ｅ１η则仅取决天试验频率的极限特性。此外，通过引入一个损伤函数，提出了一种应用Ｂｕｒｇｅｒｓ模型分析沥青混合料疲劳过程的方法，应用这种方法，可以计算应力控制和应变控制疲劳过程中的耗散能密度及其变化，并可根据常应变疲劳方程导出常应力疲劳     

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。     

沥青含量对混合料疲劳极限特性的影响

利用马歇尔试验确定了沥青混合料的最佳沥青含量,采用控制应变的小梁疲劳试验,研究了最佳沥青含量和富沥青含量混合料弯拉劲度模量随应变水平的变化规律,得到了应变水平与荷载作用次数模型,并分析了2种混合料在不同应变水平和轴次下的疲劳特性。分析结果表明:不同应变水平下,2种混合料弯拉劲度模量随荷载作用次数变化规律基本一致,高应变水平下弯拉劲度模量迅速衰减,低应变水平下初始阶段模量明显降低,随后趋于平缓;以弯拉劲度模量降为初始值的一半作为破坏标准,2种混合料疲劳寿命和应变的关系都呈非线性特征,且低应变水平下曲线呈现典型的渐近线趋势,表明2种沥青混合料具有类似的疲劳极限特性;富沥青含量混合料在高应变水平下对疲劳极限特性影响有限,只有当应变水平小于100με时才对疲劳寿命有明显改善;在进行永久性沥青路面沥青层设计时,不能简单通过增加沥青含量减薄沥青层厚度。     

基于蠕变试验计算分析SBR改性沥青混合料温缩应力

利用粘弹性力学理论,采用Burgers模型模拟SBR改性沥青混合料的粘弹性,通过试验研究和理论推导得到了SBR改性沥青混合料的粘弹性本构关系,并结合实例对SBR改性沥青和普通沥青的温缩应力进行了对比计算分析,直观地证明了SBR改性沥青路面良好的低温性能。     

沥青混合料松弛模量数值转换方法比较

为了有效获取沥青混合料的松弛模量, 比较了分别由动态模量和蠕变柔量得到松弛模量的数值转换方法, 研究了沥青混合料线性黏弹性参数的转换原理; 对同种沥青混合料分别进行了动态模量和蠕变柔量测试, 拟合了试验数据主曲线, 获得了松弛模量函数, 分析了2种数值转换法存在差异的可能原因; 考虑了不同Maxwell单元数对松弛模量计算结果的影响, 比较了不同沥青混合料的松弛模量, 验证了2种方法对不同沥青混合料的适用性。研究结果表明: 表征沥青混合料松弛模量的Maxwell单元数越少, 其主曲线波动越大, 当单元数大于11时, 主曲线间差异小于5.26%, 建议选择11个单元左右以提高计算效率; 由动态模量和蠕变柔量转换得到的松弛模量符合材料的基本松弛特性, 2条松弛模量主曲线重合度较高, 且相关系数大于0.99;对于不同的沥青混合料, 2种转换方法同样适用, 在线性黏弹性范围内, 二者的差异主要出现在较低时间区域(10-8~10-4 s), 建议实际应用中采用2种方法的平均值以减少同种试验误差的干扰; 添加温拌剂在一定程度上会降低沥青混合料的松弛模量, 相比于普通热拌沥青混合料, 添加发泡温拌剂和Evotherm温拌剂的沥青混合料松弛模量分别降低了14.69%和13.61%, 从对松弛模量的影响程度来看, 2种温拌剂的使用效果相当。      

围压对沥青混合料动态模量的影响

沥青混合料在路面结构中承受三维应力状态,所以有必要了解其力学性质随围压的变化情况.对改性沥青Su-perpave20和普通沥青Superpave25两种混合料分别在不同温度、不同围压和不同频率条件下进行了三轴动态模量试验,分析了各种条件下围压对动态模量的影响.结果表明,随着温度的升高和荷载频率的降低,围压对动态模量的影响越来越显著.当温度<15℃时,围压对动态模量的影响很小,但在55℃时,Superpave20和Superpave25混合料在250 kPa围压时的动态模量可达无围压时的4.7倍和18倍,表明在进行沥青路面结构分析时很有必要考虑围压的影响.     

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.     

沥青混合料常应力弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC-13、AC-20、ATB-25三种类型沥青混合料试件进行常应力三分点小梁弯曲疲劳试验,分析温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶结料,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;施加相同应力时,低温条件下沥青混合料的疲劳寿命较高温条件下高;而同一应力比时,高温条件下沥青混合料的疲劳寿命较低温条件下高;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能研究

为了研究橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能,对不同温度下3种橡胶颗粒掺量的沥青混合料进行了蠕变性能试验和动态模量试验,采用Burgers模型表征橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能,分析了温度和橡胶颗粒掺量对于沥青混合料黏弹性能的影响。结果表明:随着温度的升高和橡胶颗粒掺量的增加,蠕变变形量逐渐增大,2%橡胶颗粒掺量下沥青混合料的常、高温稳定性较好,60℃下4%橡胶颗粒掺量的沥青混合料出现严重的蠕变损伤现象。沥青混合料的动态模量随着橡胶颗粒掺量的增大而降低,掺量为2%后继续提高橡胶颗粒掺量对动态模量影响较小。综合上述因素,确定合理的橡胶颗粒掺量为2%。     

沥青混合料高温稳定性剪切试验参数分析

车辙是沥青路面的主要破坏形式之一,沥青混合料的剪切破坏是其主要原因。通过不同条件下的沥青混合料剪切试验,分析侧压力、剪切速率、试验温度对剪切试验结果的影响,研究得出,随着侧压力和剪切速率的增大,混合料的抗剪强度增大,剪应变减小,剪切模量增大;随着试验温度的升高,抗剪强度降低,剪应变增大,剪切模量有所减小。结果表明,利用剪切试验评价沥青混合料的高温稳定性时,剪切速率和试验温度应作为主要因子予以控制,侧压力可以作为次要因子考虑。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能研究

以SMA - 10为例,通过动态剪切流变试验、简支梁弯曲蠕变试验、水稳定性试验、车辙试验以及动、静态蠕变试验、恒高度重复剪切试验和4点弯曲疲劳试验,研究了木质素纤维、矿物纤维、聚丙烯腈纤维对沥青胶浆及沥青混合料路用性能的影响.结果表明:纤维的加入可以明显改善沥青胶浆和沥青混合料的高温性能,但同时降低它们的低温抗裂性能;...     

硅藻土改性对沥青路面低温性能的影响

为了确保硅藻土改性沥青混合料的低温抗裂性能,对3种不同的硅藻土改性沥青及沥青混合料进行一系列的室内试验研究,包括低温弯曲试验、直接拉伸试验、蠕变试验及应力松弛试验。结果表明：硅藻土改性沥青混合料能够显著改善低温抗裂性能,是一种值得推广应用的改性剂。     

硫酸钙晶须高模量沥青混凝土的路用性能

从路用性能出发,对3种混合料进行试验,对比研究了新型高模量无机改性剂硫酸钙晶须在沥青混合料中的应用效果.结果显示:硫酸钙晶须改性的高模量沥青混合料可以在不降低混合料低温性能的同时,有效地提高混合料的高温稳定性、水稳性和抗疲劳性能,可行性分析证明:酸钙晶须高模量沥青混凝土路用性能良好,并且有着较高的经济效益与社会效益.