基于尺度方法的AC-13沥青混合料弹性力学特性研究

运用尺度方法预测随机复合材料沥青混合料弹性力学性能:弹性模量E及泊松比μ。通过CT扫描技术获取AC-13沥青混合料细观图像,统计不同粒径骨料随机分布特性。根据统计的随机骨料分布特性,在有限元软件内建立AC-13沥青混合料骨料特性的二维细观模型,选取70 mm×70 mm区域作为计算尺度。对集料及基体材料赋予参数,运用尺度算法程序计算沥青混合料模型;预测得出沥青混合料的弹性力学参数E、μ。     

沥青混合料直接拉伸试验与断裂细观模拟研究

设计并开展了不同加载速率和不同温度下的沥青砂单轴拉伸试验,针对沥青砂软化行为提出了损伤本构模型,模型参数通过试验确定,利用随机骨料投放技术建立了沥青混合料直接拉伸试件的异质细观结构有限元模型,并利用模型模拟了直接拉伸载荷作用下试件的损伤断裂行为,最后考察了裂纹形成的形态以及骨料分布对混合料直接拉伸损伤破坏行为的影响。研究表明:模型能描述沥青混合料单轴拉伸损伤破坏过程与内部损伤分布;粗骨料分布基本不影响沥青混合料的断裂路径,但影响裂纹尖端附近区域的损伤分布。     

冻融作用下沥青混合料中骨料级配的差异分析

在季节性冻土地区,沥青路面反复经历冻融循环作用,极易出现开裂、坑槽、拥包等病害,其中以横向开裂最为显著。沥青的黏弹性能和骨料的级配特征是影响沥青混合料抗冻融能力的关键因素。目前,大量研究集中在沥青低温性能评价和沥青混合料低温性能研究方面,忽视了骨料级配在冻融前后的差异。该文通过现场调查和室内试验,分析了骨料级配与沥青混合料开裂情况的相关性。研究结果表明:在沥青满足设计要求的情况下,粗集料含量越少(级配曲线越靠近上限值),沥青路面的低温开裂越严重。严格控制骨料的施工配合比及抗压强度是保证沥青路面低温性能的关键。     

生活垃圾焚烧灰渣在沥青混合料中的应用

生活垃圾焚烧灰渣的工程性质类似于天然的骨料。文中通过对生活垃圾焚烧灰渣作为沥青混合料骨料一部分的应用实例的介绍和分析，说明生活垃圾焚烧灰渣可以作为沥青混合料骨料的一部分，当掺量为10％时，无论是在工程性质还是环境要求上，都符合相关的规定。     

沥青混合料设计的主骨料空隙体积填充法研究及应用

提出了根据主骨料空隙体积设计沥青混合料级配的新方法——主骨料空隙体积填充法。这一设计方法简便实用，能保证沥青混合料的嵌挤骨架结构，可用于设计任意空隙率的沥青混合料，且设计误差小，无需反复试配，具有较大的理论研究和实用价值。     

含电弧炉钢渣粗骨料的温拌沥青混合料长期老化评价

为达到节能减排的目的,用次级材料代替矿物骨料降低沥青混合料的生产温度,该文通过马歇尔稳定度试验、25℃和40℃下的弹性模量试验、间接拉伸强度试验和水稳定性试验,研究添加电弧炉钢渣的温拌沥青混合料的长期性能。结果表明:采用钢渣骨料温拌沥青增加了沥青混合料的马歇尔稳定度、刚度、弹性模量和间接拉伸强度,与对照样品相比,钢渣温拌沥青混合料老化程度降低,性能得到提升。     

沥青混合料设计的主骨料空隙体积填充法研究及应用

提出了根据主骨料空隙体积设计沥青混合料级配的新方法--主骨料空隙体积填充法.这一设计方法简便实用,能保证沥青混合料的嵌挤骨架结构,可用于设计任意空隙率的沥青混合料,且设计误差小,无需反复试配,具有较大的理论研究和实用价值.     

橡胶颗粒弹性路面的除冰效果评价

0引言 橡胶颗粒弹性除冰路面是将破碎的废旧橡胶轮胎以骨料的形式直接添加至沥青混合料中,主要靠弹性路面相对较大的变形能力来达到除冰的目的.弹性模量是反映沥青路面宏观力学性能的一个重要设计参数,可以用来表征路面除水能力.     

用热力学方法评价矿粉对沥青-骨料界面的影响

热拌沥青混合料中加入矿粉会使混合料的性质发生改变,该文重点分析矿粉对沥青-骨料界面热力学性质的影响。选用7种沥青、3种矿粉和6种骨料,利用其各自的表面自由能分量计算相应的能量参数。通过测试沥青、矿粉和骨料各自的表面自由能并计算相应的能量参数,评价矿粉对热拌沥青混合料沥青-骨料界面的影响。结果表明:加入矿粉会导致沥青胶浆-骨料体系的抗裂性能、抗水损害能力以及沥青对骨料的润湿性能改变。鉴于现有的测试手段只能测试矿粉的颗粒大小、有害成分、形态等特性而不能对其进行全面评价,提出在混合料设计过程中通过表面自由能测试和能量参数计算来表征矿粉和沥青胶浆,从而优化混合料设计。     

细集料性质对沥青混合料体积特性影响分析

细集料是沥青混合料的重要组分,对沥青混合料的路用性能有重要影响.首先比较3种细集料(机制砂、石屑、天然砂)的棱角性及表面粗糙程度等物理性质,然后探讨不同细集料对SMA- 13、AC-13两种沥青混合料体积特性的影响.研究结果表明:在SMA-13沥青混合料中,机制砂和石屑对混合料体积特性影响规律基本相同,但在沥青用量增大...     

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。     

弹性沥青混合料与SMA的对比研究

介绍了废橡胶颗粒在弹性沥青混合料中的应用技术,从结构特点、表面功能与体积参数等几个方面对比分析了二者的相似性,并重点研究了二者路用性能的差异性,与SMA相比弹性沥青混合料具更优良的低温抗裂性和抗水损害性。     

紫外老化对沥青混合料低温性能及力学性能的影响研究

为研究紫外老化对沥青混合料低温及力学性能的影响,首先通过人工模拟沥青混合料紫外老化试验、弯曲试验评价老化后混合料低温抗拉伸性;然后用单轴压缩试验得到不同紫外辐照时间下沥青混合料弹性模量和泊松比。结果表明:沥青混合料的抗拉伸性能随老化时间逐渐降低,在紫外老化110小时后抗拉伸性能无明显变化;沥青混合料的弯曲劲度模量不适合用来评价混合料的弯曲性能;沥青混合料的弹性模量呈现逐渐变大的规律,而泊松比并没有出现明显的规律性变化。     

沥青混合料粘弹性能微观力学分析

利用Moil—Tanaka等效夹杂微观力学理论研究了沥青混合料的粘弹性能。将沥青混合料看作刚性粗集料颗粒夹杂于粘弹性沥青砂浆基体内的复合材料,对集料夹杂和沥青砂浆基体的本构方程分别进行Laplace变换成弹性问题,在Laplace空间域内应用Mori—Tanaka等效夹杂和宏观平均理论由沥青砂浆粘弹性能推导出了沥青混合料的粘弹性能。结果表明,粗集料颗粒夹杂对粘弹性沥青基体性能具有增强作用,沥青混合料粘弹本构方程可表示为粗集料增强系数与沥青基体粘弹本构方程的乘积形式。利用增强系数可以从性质较均匀的沥青基体粘弹性来预测性能较复杂的沥青混合料的粘弹性。其中增强系数大于1且随粗集料体积分数或沥青基体的泊松比增加而增大,粗集料体积分数对增强系数的增大作用远大于沥青砂浆基体泊松比对其的影响。     

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。     

Micromechanical Analysis on Viscoelasticity of Asphalt Mixtures

Mori-Tanaka　equivalent　inclusion　micromechanics　theory　was　employed　to　investigate　the　viscoelasticity　of　asphalt　mixture　Asphalt　mixture　was　regarded　as　composites　which　treated　coarse　aggregate　as　a　rigid　inclusion　and　the　mixture　of　fine　aggregate,filler　and　binder　as　viscoelastic　matrix　The　constitutive　relations　of　coarse　aggregate　inclusion　and　fine　aggregate-filler-binder　matrix　were　converted　into　elastic　problems　by　Laplace　transformation　Then　the　Mori-Tanaka　equivalent　inclusion　and　average　theory　were　used　to　deduce　the 　viscoelastic　performance　of　asphalt　mixture　based　on　that　of　asphalt　mortar　in 　Laplace　space　The　result　shows　that　(1)　coarse　aggregate　inclusion　can　enhance the　viscoelastic　performance　of　fine　aggregate?filler?binder　matrix　and　viscoelastic　constitutive　relation　of　asphalt　mixtures　can　be　expressed　as　the　product　of　an　enhancement　coefficient　of　coarse　aggregate　and　the　viscoelastic　constitutive　relation　of　fine　aggregate?filler?binder　matrix;　(2)　the　viscoelasticity　of　the　complex　asphalt　mixture　can　be　predicted　from　the　viscoelasticity　of　the　homogeneous　fine　aggregate?filler?binder　matrix　by　using　the　nhancement　coefficient;　(3)　the　enhancement　coefficient　is　higher　than　10　and　it　rises　with　increasing　of　coarse　aggregates'　volumetric　fraction　or　Poisson's　ratio　of　fine　aggregate-filler-binder　matrix　but　the　effect　of　the　former　is　more　important　than　that　of　the　latter     

新型无卤阻燃沥青的开发与性能试验

通过向SBS改性沥青中添加无卤阻燃剂的方法开发了新型无卤阻燃沥青，并对SBS改性沥青和新型无卤阻燃沥青进行了胶结料和混合料的性能试验。对SBS改性沥青及阻燃沥青胶结料针入度试验、软化点试验、弹性恢复试验及氧指数试验进行了分析，结果表明阻燃沥青胶结料的针入度、软化点及弹性恢复性能与SBS改性沥青相比变化不大，而氧指数得到了较大的提高，较好地改进了阻燃性能。对SBS改性沥青及阻燃沥青混合料进行了车辙试验、小梁弯曲试验、水稳定性试验及疲劳试验，结果表明新型无卤阻燃沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能和抗疲劳性能与SBS改性沥青混合料相比变化不大，仍然具有较好的路用性能。因此，该无卤阻燃沥青是一种比较理想的阻燃沥青。     

沥青混合料抗剪强度影响因素研究

针对沥青路面抗剪强度不足而容易导致推移、拥包、车辙等早期病害的现象,基于沥青路面弹性层状理论,通过有限元建立符合实际受力的贯入模型;由单轴贯入试验分别得到不同级配、相同级配有无填加矿粉、不同油石比、不同沥青种类、不同集料类型沥青混合料的最大剪应力并分别结合1组相应的无侧限抗压强度进而计算出材料的c、φ值.通过数据分析后,初步总结出影响沥青混合料抗剪强度变化的一般规律.     

硅藻土沥青混合料阻热性能及其对冻土地基的影响

通过对硅藻土改性沥青混合料热传导性能试验研究,得出了不同硅藻土掺量条件下混合料的热传导系数和热容量参数,同时利用有限单元法对冻土地区公路的温度场变化情况进行了研究.室内试验结果表明,硅藻土改性沥青混合料的导热性能比普通沥青混合料有一定程度的降低,其中添加15%硅藻土的沥青混合料热的传导系数比普通沥青混合料降低10%左右...     

环氧沥青混合料强度的时温依赖性

分析了环氧沥青化学反应机理及强度增长特征，并根据固化进程中环氧沥青体系黏度增长规律，建立其强度的时温模型，进而研究了促进剂的含量对强度增长的影响。依据等温养生试验，解析强度方程参数，并采用强度方程对自然养生的强度进行预测。结果表明：理论预测强度和实际强度较为吻合；混合料强度增长主要与结合料体系的黏度增长有关；该方法可用于实体铺筑环氧沥青混合料的强度预测，并确定实际养生期限以及开放交通的时间。