沥青混合料复合小梁疲劳因素正交试验分析

研究采用正交试验设计对3种路面结构类型的双层沥青混合料复合小梁疲劳因素进行分析,并建立了疲劳方程模型。结果表明:黏层油用量对复合小梁的疲劳寿命影响最显著,而黏层油种类和应力水平对不同路面结构类型显著性存在差异性;AC-13+AC-20和SMA-13+AC-20在0.5kg/m2的SBS改性沥青黏层油作用下,OGFC-13+AC-20在0.75kg/m2的SBR改性乳化沥青黏层油作用下,且全部为低应力水平时,疲劳寿命最长;不同路面结构类型的疲劳方程模型符合二次抛物线关系,且相关性均达到97%以上;不同黏层油用量下,SMA-13+AC-20的疲劳寿命显著优于其他路面结构类型。     

沥青混合料疲劳寿命及其影响因素研究

通过对AC-13沥青混合料进行直接拉伸疲劳试验,改变加载的应力比、试验温度以及间歇时间对沥青混合料疲劳寿命的影响进行分析。结果表明:在相同条件下,沥青混合料有间歇时间的疲劳寿命明显长于无间歇时间的疲劳寿命,而且沥青混合料随应力比和温度的提高,疲劳寿命减小。     

布敦岩沥青改性沥青混合料疲劳耐久性试验研究

为了研究布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用万能材料试验系统,对基质沥青混合料、布敦岩沥青改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行4种不同应力比条件下的疲劳耐久性试验,分别拟合得到3种沥青混合料的疲劳方程拟合参数,并对试验结果进行对比分析。试验结果表明:在相同应力比条件下,基质沥青混合料疲劳寿命最短,SBS次之,布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最长;布敦岩沥青改性沥青混合料疲劳方程拟合参数K最大,n最小。疲劳方程拟合参数K和n表征布敦岩沥青改性沥青混合料对于应力比变化的敏感程度最低,在荷载水平增加相同幅度的条件下,布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小,进一步说明其具有较好的抵抗疲劳荷载的能力,其疲劳耐久性最好,将其用于沥青路面铺筑可有效延长路面的使用寿命。     

应力比和加载频率对橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响

不同试验条件对橡胶沥青混合料的疲劳寿命影响效果具有差异性。文章选取AC-13和SMA-13两种级配,研究应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定。     

沥青混合料浸水疲劳的试验研究

通过使用沥青路面分析仪(APA),模拟在降水、不同荷载和不同温度条件下,沥青混合料(AC-13 I)的路面疲劳寿命变化规律.结果表明:沥青混合料的浸水疲劳寿命随着温度的降低和荷载的减少而增长,并对水损害的作用机理进行了进一步的探讨.     

老化对沥青路面疲劳性能的影响

为探究老化对沥青混合料疲劳性能的影响,建立更为合理的沥青混合料疲劳方程,采用烘箱对沥青混合料试件在163℃条件下进行了不同时间的老化,并采用UTM材料试验机对不同老化时间后的沥青混合料试件进行了疲劳试验,建立了各自的疲劳方程;采用老化方程对沥青混合料经过不同时间老化后的疲劳寿命进行了拟合,得到了考虑沥青老化的沥青混合料疲劳方程,并提出了考虑老化的沥青路面疲劳寿命预估方法和步骤。研究结果表明,沥青混合料的疲劳性能受老化的影响显著,在对沥青混合料进行疲劳设计时应考虑沥青老化对其的影响。     

AC-13C沥青混合料疲劳损伤过程强度变化规律研究

为研究沥青混合料疲劳损伤过程强度变化,以AC-13C沥青混合料为研究对象,测定AC-13C沥青混合料劈裂抗拉强度、确定疲劳荷载应力水平;测定AC-13C沥青混合料疲劳寿命;定义疲劳损伤程度0%、20%、50%、65%、80%,并对沥青混合料进行相应损伤程度的疲劳作用,然后进行疲劳损伤过程沥青混合料劈裂强度试验。结果表明:疲劳损伤程度越大,沥青混合料的抵抗荷载的能力越弱,同时材料损伤越严重,其抵抗变形的能力越弱。随着损伤程度的加大,损伤程度在前期50%以内,沥青混合料的强度衰弱较为缓慢,而在损伤后期65%-80%阶段,沥青混合料的强度衰减呈现陡降。     

两类温拌剂SBS沥青混合料路用性能研究

选取常用降粘型温拌剂Sasobit和发泡型温拌剂Aspha-min,以SBS改性沥青AC-13和AC-20沥青混合料为对照组。分别评定Sasobit、Aspha-min温拌AC-13混合料的高温、低温稳定性和水稳定性以及AC-20混合料的疲劳性能,探究温拌混合料路用性能与热拌混合料的区别,同时比较不同温拌混合料(不同作用机理的温拌剂)路用性能的差异。结果显示:温拌AC-13混合料的抗车辙性能有所降低;水稳定性有一定负面影响,但影响不大,相比而言Aspha-min对混合料水稳定性的影响较Sasobit要小;AC-13混合料的低温性能得到了改善。并回归了AC-20混合料疲劳寿命与应变的双对数坐标方程,显示疲劳寿命受应变的影响较大,低应变水平下,AC-20(Aspha-min)的疲劳寿命最大,AC-20(Sasobit)最小;中等应变水平下比较的3种混合料疲劳寿命相差不大;高应变水平时,AC-20(Sasobit)的疲劳寿命最大,AC-20(Aspha-min)最小。     

基于MMLS3和四点弯曲试验的沥青混合料疲劳性能研究

利用小型加速加载设备MMLS3对5,25,50℃下的2种沥青混合料(SMA-13和AC-13)的车辙深度变化规律进行研究,并将试验结果与2种沥青混合料在与MMLS3试验相同温度条件下通过四点弯曲疲劳试验获得疲劳寿命进行分析对比。结果表明:(1)由于更低的孔隙率与更好的抗剪切变形能力,SMA-13的车辙深度始终低于OGFC-13;(2)沥青混合料疲劳寿命受控制应变、温度、级配类型的影响,在评价不同的沥青混合料疲劳性能时必须综合考虑;(3)相同温度条件下,通过控制车辙深度获得的使用寿命远大于通过控制应变为300×10~(-6),600×10~(-6)时的四点弯曲疲劳试验获得的疲劳寿命。     

沥青混合料拉压疲劳损伤试验

为研究沥青路面结构实际处于拉压应力作用下的疲劳损伤特性,针对沥青混合料AC-13开展了连续式交变正弦波形加载的小梁拉压疲劳试验。依据损伤力学基本理论,采用唯象学方法分析了沥青混合料的拉压疲劳损伤特性。介绍了拉压疲劳试验方法及影响因素,根据疲劳试验结果得到了拉压疲劳方程;基于弹性模量定义的损伤变量,建立了拉压疲劳损伤模型,拟合疲劳试验结果确定了损伤参数,获得了考虑应力水平的拉压疲劳损伤演化方程。研究结果表明:疲劳损伤参数α、β随应力水平增大而增大,且近似呈线性关系;拉压疲劳损伤演化大致呈3阶段变化规律,即损伤萌生、损伤稳定增长和损伤失稳破坏阶段;应力水平越大的损伤演化曲线越靠下,随寿命比变化疲劳损伤演化速度越缓和。     

沥青路面长寿命加铺层材料疲劳性能试验研究

疲劳开裂是沥青路面使用过程中所必须面临的结构问题。本研究从长寿命沥青路面设计理念出发,选取3种不同级配沥青混合料,采用应变控制的4点弯曲疲劳试验,对由3种混合料组合成的两种加铺层复合结构的疲劳特性进行分析,回归得到3种沥青混合料以及复合结构的疲劳寿命预估方程。研究结果表明：＂沥青马蹄脂SMA-16混合料＋AC-20沥青混合料＂复合结构具有优异的抗疲劳性能,适宜用作沥青路面长寿命加铺层复合结构。     

用真实应力比表征的老化沥青混合料疲劳性能

为了弥补现行沥青路面设计规范在利用传统疲劳方程进行疲劳设计时的不足,通过对沥青混合料进行不同程度的长期老化试验模拟了路面实际的老化程度。通过不同加载速率下的沥青混合料强度试验,揭示了强度随加载速率的变化规律。基于不同加载速率下的强度值,得到了与疲劳加载速率对应的疲劳真实应力比,建立了基于名义应力比和真实应力比的沥青混合料疲劳方程。基于名义应力比的疲劳方程曲线后延后与横坐标的交点远比1大,不具有后延性,而基于真实应力比的疲劳方程曲线可以后延到疲劳寿命为1的强度破坏点,统一了强度破坏与疲劳破坏的内在联系。建立了基于真实应力比的老化沥青混合料疲劳方程,疲劳方程曲线均通过(1,1)点。研究结果可为沥青路面设计时考虑老化效应的影响和抗拉强度结构系数的正确计算提供理论方法和依据。     

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。     

基于能量原理的沥青混合料疲劳寿命研究

应用半圆弯曲试验,基于能量原理,研究了不同应力比作用下AC-13沥青混合料的疲劳寿命与累积耗散能之间的关系。结果表明:在不同应力比作用下,两者之间存在良好的线性关系,从而建立一个新的沥青混合料疲劳寿命预估模型     

拉-压交变荷载下沥青混合料的疲劳性能

为了研究交变力学状态下沥青混合料的疲劳性能,开发专用加载设备,选择AC-25F和AC-16C两种材料作为研究对象,进行不同荷载级别和不同应力比下的疲劳试验,分析荷载级别和压应变对沥青混合料疲劳行为的影响,并建立考虑压应力影响的疲劳预估模型.结果表明:各种应力比下,沥青混合料疲劳寿命与拉应力呈对数线性关系,但压应力显著延长了材料的疲劳寿命.对于AC-25F,其在应力比为-0.5,-0.3,-0.1时的疲劳寿命分别为应力比0.1时的2.52倍、1.53倍和1.03倍;对于AC-16C,相应的疲劳寿命则分别为应力比0.1时的4.90倍、3.31倍和2.30倍;所建立的考虑压应力影响的疲劳预估模型可有效弥补现有模型仅考虑拉应力作用的缺陷,为路面结构设计和疲劳预估提供参考.     

基于分形理论的沥青混合料剪切性能试验研究

越来越多的研究表明沥青面层失稳流动产生的车辙变形、交叉口及长大纵坡路段沥青层间推移、拥包变形等破坏都与沥青混合料抵抗剪切流动变形的能力有着直接的关系。基于分形理论对AC-13、Sup-13和SMA-13 3种级配的微观结构进行分析,确定了3种级配的体积分形维数,并通过重复荷载蠕变试验对沥青混合料体积分形维数与其剪切性能的关系进行了探讨。对今后进一步研究沥青混合料剪切破坏机理有一定的指导意义。     

基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计新思想

为了建立科学的耐久性沥青路面设计新思想,通过力学分析探究了沥青路面近表面的应力分布特征,论证了以路表荷载作用区边缘作为沥青路面破坏源的合理性。针对中国现行沥青路面疲劳设计方法的缺陷,开展了沥青混合料疲劳试验,在考虑加载速度影响的基础上,建立了以真实应力比表征的沥青混合料疲劳方程。结合中国沥青路面各结构层设计寿命相等所诱发的问题以及实际沥青路面结构的破坏特征,提出了各结构层自上而下设计寿命递增的沥青路面结构设计新思想和耐久性沥青路面结构设计新理念。结果表明:沥青面层近表面是其真正的破坏源;基于真实应力比的疲劳方程反映了材料的本质特征;耐久性沥青路面的各结构层应采用疲劳寿命递增的方法进行设计。     

冻融腐蚀对沥青混凝土疲劳性能的影响

通过模拟北方地区季节温差规律,针对3种不同级配的沥青混凝土,在清水和氯化钠饱和溶液中,进行冻融条件下沥青混凝土疲劳性能研究;分析疲劳破坏的作用机理,确定影响沥青路面疲劳性能的主要因素;综合评价级配、盐分腐蚀对疲劳性能的影响,为提高沥青路面的使用年限和耐久性提供理论依据.试验结果表明,在-18 ～60℃冻融循环作用下,随着冻融次数的增加,沥青混凝土疲劳寿命总体逐渐下降;在相同冻融条件下,3种不同级配的沥青混凝土疲劳寿命大小顺序为:AC-13、AC-16、AC-20;2种不同溶液中的沥青混凝土疲劳寿命,清水中的大于氯化钠饱和溶液中的.     

沥青混合料剪切疲劳试验研究

沥青路面的病害与沥青混合料的剪切性能有关。采用剪切试验机SST中的恒高度频率扫描试验(FSCH)与恒高度重复剪切试验(RSCH)对AC-13、Sup-13和SMA-13三种混合料进行了剪切疲劳试验研究,得到了复数剪切模量G*与相位角δ随温度、频率的变化规律,粘弹性参数G*/sinδ可以用来评价沥青的抗剪切流变性能。并通过SPT动态模量试验对两种试验的相关指标进行了对比验证。     

橡胶沥青混合料疲劳寿命关键影响因素分析

采用三分点加载小梁弯曲疲劳试验研究橡胶沥青混合料的疲劳寿命,分析了油石比、空隙率、胶粉掺量等内在因素和应力比、加载频率等外部因素对疲劳寿命的影响,并选用AC-13和SMA-13两种结构作对比。试验结果表明:疲劳寿命随油石比增大呈现先增大后减小的趋势,存在最佳油石比使疲劳寿命达到最大值;在正常范围内,减小空隙率能够提高疲劳寿命;当胶粉掺量为19%时疲劳寿命最大,相同的胶粉掺量下,AC-13结构的疲劳寿命高于SMA-13结构;应力比小于0.5时,疲劳寿命随应力比增大大幅减小,而当应力比大于0.5时,疲劳寿命随应力比增大而减小的趋势变缓,应力比相同时,SMA-13结构的疲劳寿命高于AC-13结构;在特定应力比下,增大加载频率可以大幅提高疲劳寿命,当加载频率增大到一定程度后疲劳寿命将趋于恒定。