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。     

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。     

不同级配类型沥青混合料间接拉伸试验研究

文中对两种沥青、三种不同级配类型组成的六种沥青混合料分别进行0℃、15℃的劈裂试验研究,测定了沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段的力学性质,并对间接拉伸试验三个试验参数（劈裂抗拉强度、破坏应变、劲度模量）的结果进行了分析。     

高劲度模量沥青混合料力学性能试验研究

通过测试几种高劲度模量混合料在不同温度下回弹模量、动态模量和劲度模量,比较其高劲度混合料的性能,得出测试的高劲度模量混合料的回弹模量明显高于一般的沥青混合料;掺加一定比例外加剂PR.M可以提高沥青混合料的回弹模量;20℃劲度模量试验结果表明,橡胶沥青混合料劲度模量最高,硬质沥青、SBS改性沥青劲度模量相当,橡胶沥青混合料ARAC20达到了高劲度模量沥青混合料标准。     

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。     

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.     

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...     

沥青混合料疲劳响应模型试验研究

首先总结分析了沥青混合料不同疲劳试验方法的特点、两种疲劳试验控制模式的适用范围,建议采用应力控制模式的间接拉伸疲劳试验方法。然后分析了不同试验因素的影响,选定了加载波型,确定了疲劳试验的应力比水平、频率及温度等试验参数的范围。采用旋转压实成型方法,对3种沥青混合料进行试件成型。分别考虑3种空隙率水平,应用均匀试验设计方法,进行了不同温度、频率、应力比水平下的间接拉伸疲劳试验,对试验结果进行了显著性分析,并应用多元线性回归方法,得到了适用于不同荷载条件下基于温度、频率、沥青饱和度、初始应变及初始劲度模量的沥青混合料疲劳模型。与国外疲劳模型进行了对比分析,表明得到的疲劳模型具有较好的比对性,可用于沥青混合料疲劳寿命的预估。     

不同荷载模式下沥青混合料的动态模量依赖模型

为准确地描述沥青混合料动态模量的温度和荷载依赖性,分别开展了不同条件下4种沥青混合料的两点弯拉和三轴围压动态模量试验.基于时温等效原理,采用Boltzmann函数模型建立了基准频率为10 Hz的沥青混合料弯拉和三轴动态模量主曲线,分析了试验方法对沥青混合料动态模量的影响,构建了不同荷载模式下的基于温度和荷载参数的沥青混...     

沥青混合料模量不同测试方法的比较分析

为了能够准确得到路面沥青混合料的模量,通过弯拉劲度模量试验、劈裂劲度模量试验、单轴压缩动态模量试验以及FWD反算模量等4种不同测试方法,得到了各测试方法对应的模量值及其发展规律,并对沥青混合料的不同模量测试结果进行了比较分析。结果表明,在相同的试验条件下,动态模量最大,其次为弯拉、劈裂模量,反算模量最小。模量值与试验条件也有很大关系,影响模量的试验因素主要有温度和试验加载的频率。温度越高,模量越低;频率越高,模量越大。     

乳化沥青冷再生混合料路用性能试验研究

为了探讨乳化沥青冷再生混合料全面的性能参数,对0%～100%的6种不同RAP含量的乳化沥青冷再生混合料进行了室内试验研究与回归分析.结果表明:抗压回弹模量与抗压强度、劈裂抗拉强度与破坏劲度模量、弯拉应变与弯拉强度都随RAP用量的增加而呈线性减少;动稳定度随RAP用量的增加而呈指数函数减少;渗水系数随RAP用量的增加呈二次多项式减少;冻融劈裂强度比TSR随RAP用量的增加变化不大,但远低于规范的技术要求;同温下的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度有较好幂函数关系.根据材料的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度,把乳化沥青冷再生材料分主四类.     

基于界面剪切试验的沥青混合料集料切向弹性刚度研究

目前仍缺乏沥青混合料颗粒接触界面参数的有效获取方法，导致基于离散元法的沥青混合料数值分析手段无法精确模拟材料的力学行为。针对"切向弹性刚度"参数无法准确获取的难题，基于自主开发的"沥青混合料颗粒剪切分析系统"开展沥青混合料的颗粒界面剪切试验研究，确定合理试验参数。在此基础上开展3种级配和3种集料的沥青混合料单轴贯入试验，分析不同试验方法得到的剪切模量相关性。试验结果表明：在60℃试验温度和0.02 mm·s^-1剪切速度条件下可获得较为稳定的试验结果；剪切应力曲线表现出典型的"预剪切阶段"、"剪切稳定阶段"和"剪切破坏阶段"三段式增长；级配对界面剪切力有显著影响，AC-13、SMA-13和OGFC-13混合料的峰值均值分别约为100，50，90 N；同一级配下，采用玻璃珠和铁珠的混合料的界面剪切力分别为75，70 N；集料的材料类型是影响界面切向弹性刚度的关键因素，采用玻璃珠和铁珠的界面切向弹性刚度分别是0.17×10⁶ N·m^-1和0.22×10⁶ N·m^-1，而花岗岩集料则达到0.66×10⁶ N·m^-1以上；贯入试验结果表明级配和集料类型决定了混合料的剪切模量大小，采用花岗岩集料的AC-13型混合料的剪切模量达到18.88 MPa，OGFC-13混合料最小，仅为8.95 MPa；界面剪切试验得到的剪切模量与贯入试验结果的相关系数达0.89。所提出的集料接触界面剪切试验可分辨级配和集料类型对切向弹性刚度的影响。     

沥青混合料动态模量数值预测方法

为了更好地预测沥青混合料的动态模量,利用工业CT采集数字图像,并与数值模拟技术相结合,从三维细观尺度研究了混合料结构对其性能的影响。首先采用工业CT扫描沥青混合料试件,获取其内部的真实三维细观结构,再开发程序建立沥青混合料的三维数值试样。将沥青混合料中的集料设为弹性体,将沥青砂胶设为粘弹性体,并采用修正的广义Maxwell模型表征,拟合出Prony级数的剪切松弛模量参数,作为有限元的输入参数。最后进行不同温度和频率下的沥青混合料间接拉伸动态模量数值模拟。结果表明:预测值和实测值吻合良好,基于三维细观尺度预测沥青混合料动态模量切实可行;该方法克服了传统沥青混合料数值模拟方法的局限性。     

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。     

基于动态模量试验的沥青混合料老化性能研究

为研究沥青混合料老化过程中的动态特性,对在不同温度条件下经受不同频率的动荷载的沥青混合料在不同老化期的动态模量进行试验,分析温度和荷载频率对动态模量及相位角的影响,采用车辙因子对沥青混合料的高温稳定性进行评价,并根据时间温度等效原理建立了不同老化程度的动态模量主曲线。研究结果表明：老化沥青混合料的动态模量和相位角具有明显的温度和频率依赖性,老化使沥青混合料动态模量增大,相位角减小。动态模量主曲线研究结果表明老化使沥青混合料的动态模量在整个温度（或频率）范围内变化幅度减小。     

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。