刚柔复合式路面沥青面层动态应变试验研究

为深入研究刚柔复合式路面沥青面层车辙病害机理,采用复合路面结构车辙试验模拟路面荷载动态作用,借助光纤光栅应变检测技术测试不同方向、不同荷载、不同类型混合料和不同温度下沥青混合料的动态应变,从荷载大小、混合料类型和温度3个方面分析复合式路面沥青面层车辙变形特征。结果表明:动态荷载作用下刚柔复合式路面沥青面层的横向应变小于纵向应变,荷载消除后横向应变可恢复60%,而纵向应变仅可恢复20%;一定范围内沥青混合料动态应变与荷载大小成正线性关系,应变的恢复能力与荷载大小成反向线性关系;SMA的应变比AC小12%,而变形恢复能力高出约60%;高温环境下,荷载间接作用也会引起沥青混合料的应变,SMA的抗变形能力明显高于AC沥青混合料。     

再生工艺对热再生沥青混合料性能的影响

为了研究不同再生工艺对热再生沥青混合料性能的影响,通过SGC旋转压实试验、汉堡车辙试验以及低温弯曲试验对再生沥青混合料的施工和易性和路用性能进行研究。结果表明:随着再生剂对老化沥青性能恢复效果的增强,热再生沥青混合料的施工和易性、低温抗裂性和水稳定性逐渐增强,高温稳定性有所下降; SGC旋转压实试验中的交通密实指数TDI与汉堡车辙试验中的车辙变形率有很好的相关性,相关性指数93%;采用再生剂与沥青预混共热的再生工艺,老化沥青性能恢复效果最好,热再生沥青混合料的施工和易性、水稳定性得到明显改善,低温抗裂性也有一定的提升,高温稳定性有所降低,但仍满足规范要求。     

沥青混合料高温稳定性影响因素的灰关联熵分析

通过不同条件下沥青混合料车辙试验,以变形量为参考序列运用灰关联熵分析方法研究了混合料性质、荷载及温度等因素对沥青混合料高温稳定性的影响程度。研究表明,荷载、温度和空隙率对沥青混合料高温稳定性影响程度最为显著。然后,讨论了不同荷载和空隙率下的沥青混合料车辙变形规律,得到动稳定度、车辙变形与压实度、荷载应力的关系式。室内车辙试验用压实度为100％的沥青混合料来评价实际沥青路面的高温稳定性,确实高估了沥青混合料的高温抗车辙性能。     

基于Johnson-Cook黏塑性模型的沥青路面车辙计算

采用Johnson-Cook模型描述沥青混合料黏塑性本构关系,通过不同温度和不同应变率下单轴压缩试验确定沥青和改性沥青混合料的Johnson-Cook黏塑性模型参数,利用ANSYS瞬态动力学分析理论,分析了在设计年限内当量轴次和超载等不同条件下对沥青路面车辙变形的影响。结果表明:使用天然岩沥青改性沥青面层比基质沥青面层的抗车辙性能均提高20%,符合沥青路面车辙变形实际情况;基于Johnson-Cook黏塑性模型的车辙计算方法,为沥青路面车辙研究提供了一种新的思路和技术途径。     

基于加速加载的沥青混合料车辙发展规律研究

为研究沥青混合料在实际运营条件下车辙变形特征，对AC-13和SMA-13沥青混合料在不同试验温度及加载次数下进行加速加载试验，分析沥青混合料车辙发展规律并提出车辙预估模型。结果表明：沥青混合料的车辙深度随着温度升高、加载次数增加而增大，在25℃、50℃条件下SMA-13的稳态变形速率分别为AC-13的75.6%、50.5%,SMA-13的抗变形能力要优于AC-13。基于加速加载试验提出的车辙预估模型综合考虑了试件厚度、试验温度和加载次数的影响，拟合精度良好，可以为沥青路面运营养护决策提供技术支撑。     

沥青混合料动稳定度指标与车辙深度发展相关性研究

为了分析动稳定度与沥青混合料高温性能的关系,针对多种混合料类型进行了改进的车辙试验,分析了不同粒径、不同类型的沥青混合料动稳定度与车辙深度随加载次数的变化规律。研究结果表明,动稳定度指标基本能够反映同种类型混合料的抗车辙能力,但对不同类型的沥青混合料抗车辙能力的评价不足,建议采用荷载作用1万次的车辙深度作为混合料抵抗车辙变形能力的评价指标。     

沥青混合料汉堡车辙试验条件及评价指标研究

采用2种沥青、2种级配拌制4种混合料,分别在水浴和空气浴下进行50℃和60℃的汉堡车辙试验,分析了水和温度对车辙深度的影响;讨论了车辙深度和蠕变速率指标评价沥青混合料高温性能的不足,提出了车辙变形率指标.结果表明,水环境和提高温度都会加速车辙的产生,50℃水浴和60℃空气浴车辙深度的相关性好,50℃水浴汉堡车辙试验可以反映沥青混合料的抗车辙性能,建议B级沥青采用45℃,A级沥青采用50℃,改性沥青采用60℃的试验温度.     

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。     

高模量沥青混凝土路用性能及施工工艺

高模量沥青混凝土（High Modulus Asphalt Concrete）的理念最初由法国提出,在高模量沥青混凝土技术应用上旨在提高解决沥青路面在使用过程中出现的面层抗车辙能力不足及基层刚度不够的问题,并在法国成功使用已超过20年的时间。依据法国铺设之经验显示：与AC相比较而言,使用的是高粘性沥青,设计出的混合料是具有高含量的胶结料和低的空隙率,因此,能够有较好的抗疲劳能力;比较传统的软沥青,高粘沥青具有较低的愈合能力。混合料具有的高模量可以减少传递到底基层的应力,在与AC相同的厚度层的情况下;沥青含量大约在6%（油石比）,HMAC的密实度、耐久性、抗车辙能力及抗疲劳能力均明显比传统密级配沥青混合料要好,是一种高模量高质量的沥青混凝土。     

车辙试验与路面压实度相关性研究

车辙试样是模拟实际路面按规范成型的沥青混合料试件,成型试件密度符合马歇尔试件标准击实试样密度的(100±1)%即可,不能过多碾压.以AC-16C为例,经过不同碾压遍数后测得车辙板的密度,和标准马歇尔密度比较,推荐成型两种混合料车辙板合理的碾压遍数.     

车辙形成机理浅析

车辙形成的最初原因是沥青混合料骨料压密及沥青在高温下的流动，最后导致骨架失稳，从本质上讲就是沥青混合料的结构特征发生了变化。其实沥青路面永久变形的产生是各种机理的共同作用，既有结构层强度变形的影响，也有沥青混合料的流动变形以及压密变形和磨损变形。几种机理在车辙形成过程当中又由于所历时的阶段不同及所处的环境不同等，而对车辙的影响也不相同。     

Stovall模型理论计算抗车辙沥青混合料配合比的马歇尔试验、车辙试验验证

在Stovall理论的基础上,通过Stovall模型推导出沥青混合料中连续粒径粉体的堆积密度,然后利用堆积密度与沥青混合料抗车辙能力之间的定量关系计算出一种沥青混合料AC-13的抗车辙型配合比,同时用常规方法设计出另外两种沥青混合料AC-13的配合比。通过马歇尔常规试验和车辙试验对三种配合比沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和渗水系数进行对比的结果表明,按照新方法计算抗车辙配合比的沥青混合料的高温稳定性和水稳定性均为最佳。     

TPS改性沥青混合料变形性能研究

为研究TPS对沥青混合料变形性能的影响,用TPS掺量分别为基质沥青质量10%、12%、14%、16%的TPS改性沥青混合料与基质沥青混合料通过不同试验进行对比分析。由车辙试验得出,TPS改性沥青混合料的高温变形性能有极大提高,并存在最佳掺量14%。由劈裂试验得出,TPS改性沥青混合料的低温变形性能有一定程度的提高,变形性能最优时的掺量为12%,在此掺量下TPS改性沥青混合料抵抗开裂破坏继续发展的能力也最强。引入能量比指标评价沥青混合料低温变形性能,最终取得了与劈裂试验一致的结论。TPS对沥青混合料的高、低温变形性能的积极影响都存在最佳掺量,并在工程实践给出了12%~14%的合理掺量。     

沥青混合料抗车辙剂最佳掺量研究

为了确定沥青混合料抗车辙剂的掺量,室内成型0.2%~0.8%不同掺量抗车辙剂的沥青混合料试件,并与未掺加抗车辙剂的沥青混合料对比高温性能、低温性能和水稳定性,试验结果表明:以路用性能为评价指标,沥青混合料抗车辙剂的最佳掺量为0.4%;在最佳掺量下,掺入抗车辙剂的沥青混合料的稳定度提高40%,动稳定度提高110%,弯拉强度提高30%,弯拉应变提高15%,水稳定性提高了6%,劈裂强度提高了27%。     

再生沥青混合料高温性能分析评价

通过马歇尔试验、车辙试验和弯曲蠕变试验,研究了再生沥青混合料的高温性能。试验结果表明,同级配的再生沥青混合料的马歇尔模数高于全新料;油石比在一定范围内与车辙作用次数呈现反比关系,温度与车辙作用次数符合指数函数关系;高温状态下,再生沥青混合料的抗变形能力强于全新料。     

沥青路面车辙计算与预估方法

沥青路面车辙形成机理沥青路面车辙是路面结构各层在重复荷载作用下产生的永久变形的积累。根据车辙形成机理．沥青路面的车辙可分为：失稳形车辙。高温条件下,由于在车轮荷载的反复作用下,荷载产生的剪应力大于面层沥青混合料的抗剪强度．使混合料的网络骨架结构失稳．沥青及沥青胶浆便产生流动,流动变形不断积累形成车辙。     

三轴重复加载永久变形试验研究

考虑沥青混合料在不同温度条件下的车辙情况,充分模拟路面的实际受力情况,进行四种不同级配沥青混合料(分别为GAC-13、GAC-20、GAC-25和ATB-25)三轴重复加载永久变形试验,分析和研究沥青混合料在标准轴载0.7MPa与不同温度水平作用下的流动变形特性,并将三轴试验与车辙试验的结果进行比较。目的在于提出能够有效评价沥青混合料高温性能的指标。     

沥青路面车辙计算与预估方法

沥青路面车辙形成机理沥青路面车辙是路面结构各层在重复荷载作用下产生的永久变形的积累。根据车辙形成机理,沥青路面的车辙可分为:失稳形车辙。高温条件下,由于在车轮荷载的反复作用下,荷载产生的剪应力大于面层沥青混合料的抗剪强度,使混合料的网络骨架结构失稳,沥青及沥青胶浆便产生流动,流动变形不断积累形成车辙。     

不同掺量RAP温拌再生沥青混合料抗永久变形能力研究

为了研究温拌技术和RAP掺量对温拌再生沥青混合料车辙性能的影响,采用Sasobit和Zycotherm作为有机添加剂、以不同比例的RAP(总骨料的0%、25%、50%和75%)制备WMA混合料试件,并与同等级的HMA混合料进行性能对比研究。采用动态蠕变试验、回弹模量试验和汉堡车辙试验,研究了试件的抗永久变形能力。结果表明,Zycothem-WMA混合料的弹性模量和抗车辙性能低于Sasobit-WMA混合料;增加RAP掺量可以提高混合料的回弹模量和抗车辙性能。     

基于FBG的沥青混合料横向流动变形评价

为了分析沥青混合料横向流动变形, 进行了沥青混合料的车辙试验, 利用布设于沥青混合料板表面的光纤布拉格光栅传感器, 研究了沥青混合料表面的横向应变规律; 以最大应变和蠕变稳定阶段横向应变速率绝对值为评价指标, 分析了沥青混合料横向流动变形。分析结果表明: 横向流动变形随沥青混合料的最大应变和横向应变速率绝对值的减小而降低; 横向流动变形在循环轮载作用下不断发展, 测试点距离轮载愈近其流动变形愈剧烈; 当胶粉掺量分别为0、15%、18%时, 距离轮载63 mm的测试点横向应变速率分别为6.8×10-6、4.0×10-7、6.4×10-6 min-1, 因此, 掺15%胶粉的沥青混合料具有较大的抵抗高温横向流动变形的能力; 对于15%胶粉掺量的沥青混合料, 当其集料级配分别为AC-13粗级配和AC-13细级配时, 距离轮载28 mm的测试点横向应变速率分别为6.0×10-7、7.7×10-6 min-1, 因此, AC-13粗级配沥青混合料高温抗横向流动变形能力优于AC-13细级配; 胶粉改性沥青混合料最大应变为1.96×10-4, 而胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料最大应变只有1.22×10-4, 说明在高温情况下, 胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料整体结构强度较大, 能够承受来自轮载的直接作用而不向轮迹两边产生横向推移致使发生较大的横向流动变形。基于光纤布拉格光栅横向应变的沥青混合料横向流动变形评价能较好地说明不同材料和级配对沥青路面产生侧向流动变形规律的影响。