沥青混合料疲劳损伤的研究

以累积损伤为基础理论，根据六种沥青混合料的劈裂疲劳试验结果，通过分析能量损耗对损伤累积的影响关系，建立了反映沥青混合料疲劳特性的能量方程。研究了疲劳损伤机理及破坏中能量的累积规律，为建立沥青混合料损伤破坏统一模型奠定基础。     

沥青混合料疲劳-蠕变交互作用损伤模型

为了研究沥青混合料在重复荷载作用下的疲劳特性并描述疲劳-蠕变损伤效应共同作用的过程,考虑沥青混合料具有的动态性质,从粘弹性损伤力学基本理论出发,基于应变等效假设,采用复数模量定义了损伤变量。通过分析沥青混合料在周期荷载作用下的损伤变化规律,运用疲劳-蠕变耦合损伤理论,建立了疲劳-蠕变损伤效应共同作用时的损伤演化方程,提出了体现温度及应力影响的损伤模型和疲劳寿命预测模型,并对损伤模型进行了分析。研究结果表明:构建的损伤模型满足热力学准则和物理条件;沥青混合料疲劳失效是由疲劳-蠕变损伤效应共同影响所致;利用提出的疲劳模型可以更好地预测不同温度和应力条件下的沥青混合料疲劳寿命。     

沥青自愈合行为评价及影响因素分析

利用动态剪切流变仪(DSR)进行了改进的“疲劳愈合疲劳”加载试验，采用毛细流动扩散理论证明了评价方法适用性，表征了沥青自愈合行为。通过响应面法分析了愈合时间和损伤程度对沥青样品自愈合性能的影响规律。结果表明：改进的“疲劳愈合疲劳”加载试验可用于表征沥青愈合特性。沥青损伤程度越大，初期瞬时湿润愈合能力越差，而后期扩散愈合率越强。延长愈合时间，降低损伤程度，对沥青自愈合有积极作用。影响沥青自愈合性能因素强弱排序为：愈合时间>损伤程度>愈合时间与损伤程度的交互作用。     

行车荷载与温度综合作用下沥青路面疲劳损伤分析

沥青混合料的劲度模量是温度与荷载作用时间的函数,沥青路面疲劳损伤不仅与行车荷载的反复作用有关,而且需要考虑温度因素的影响。文中采用沥青结构层温度场预估模型和疲劳寿命预测方程,结合沥青混合料劲度模量和Miner疲劳损伤累积定律,预估并分析行车荷载与温度综合作用下沥青路面的疲劳损伤,进而对不同的行车荷载与温度组合作用下沥青路面疲劳损伤的结果进行比较。结果表明:温度对沥青结构层的疲劳损伤有较大的影响,随着温度的升高,沥青混合料劲度模量减小,沥青结构层的疲劳损伤增加;行车荷载与温度综合作用下沥青路面疲劳损伤比仅考虑行车荷载作用下沥青路面疲劳损伤增加30%~40%;考虑温度作用时,重载车辆对沥青路面疲劳损伤的影响更大。     

温拌橡胶沥青混合料双面剪切疲劳试验研究

通过采用Abaqus有限元软件,建立力学分析模型,模拟沥青混合料小梁试件在双面剪切破坏过程中的受力状态。通过对沥青混合料小梁试件数值模拟,分析沥青混合料小梁试件在双面剪切受力状态下其内部的应力应变分布规律。并根据模型选择应力加载方式控制试验参数,采用自制双面剪切试验夹具,利用应力控制的方式进行双面剪切试验,研究沥青混合料的疲劳性能。通过双面剪切疲劳性能试验得到温拌橡胶沥青、橡胶沥青和SBS改性沥青的疲劳性能,分析温拌剂和橡胶粉对沥青混合料疲劳寿命的影响。     

紫外光老化对沥青使用性能的影响性研究

为解决强紫外线对沥青产生老化问题,利用紫外老化环境箱模拟野外环境老化条件进行试验,通过动态剪切流变仪分别研究了老化时间变化对SBS改性沥青和基质沥青高温、低温及疲劳性能的影响.试验结果表明,强紫外光对SBS改性沥青能够产生严重老化,主要表现为疲劳性能和低温性能大幅衰减,高温性能进一步得到改善,且都与老化时间关系较紧密;同时,随测试温度升高,老化时间对G*/sinδ、G* sinδ的影响幅度逐渐减小,说明紫外光对SBS改性沥青老化具有温度敏感性.研究结论可以为沥青路面选择抗光老化性较好的沥青提供良好技术支持.     

国外软土触变性研究

阐述了国外软土触变性的研究现状;介绍了触变强度比率的概念及试验成果、温度对触变强度增长速率的影响、触变性对压缩性的影响以及打桩对软土触变性影响等;并介绍了国外研究对软土触变性影响作用机理的解释。这些研究对解决工程地基失稳、防止地质灾害以及在软土地区进行工程设计、施工等,具有重要现实意义。     

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。     

沥青及其混合料自愈合性能试验研究

为了对比分析基质沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青的自愈合性能,并研究沥青种类、愈合环境、破坏程度对混合料疲劳-自愈合进程的影响。通过DSR(动态剪切流变仪)的Time-Sweep(时间扫描)模式测试了沥青复数剪切模量随加载次数的变化,采用愈合指数HI评价沥青的自愈合能力;利用DSC(差示扫描量热仪)测试沥青相态转变过程中的焓变;基于四点弯曲疲劳试验测试了混合料劲度模量随加载次数的变化。研究结果表明:从流变性角度分析,橡胶改性沥青的自愈合性能最好,SBS改性沥青次之,基质沥青最差,随着损伤度的增大,以上3种沥青的自愈合指数呈下降趋势;从分子扩散角度考虑,基质沥青的自愈合能力最小,基质沥青愈合裂缝的能力优于SBS改性沥青及橡胶改性沥青。沥青类型及愈合环境对混合料的愈合进程具有重要影响,提高愈合环境的温度可以加速混合料的愈合,破坏程度的增加对混合料的自愈合具有负面影响。     

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。     

冻融作用下沥青混合料疲劳性能试验研究

冻融试验可用于模拟潮湿条件下路面受到水损害时其疲劳寿命的变化.针对AC - 25沥青混凝土设计3种级配,进行冻融劈裂疲劳试验,建立无水和有水条件下的疲劳方程,分析不同因素对冻融后沥青混合料疲劳性能的影响,揭示冻融后沥青混合料疲劳性能衰减机理.     

玄武岩纤维高粘沥青砂蠕变损伤模型的研究

研究表明纤维可以增强沥青混合料的路用性能[1-2]。首先通过蠕变试验验证了玄武岩纤维增强沥青混合料抵抗蠕变变形的能力,然后使用基于Kachanov损伤机制和Burges模型进行耦合得到的蠕变损伤模型对得到的蠕变曲线进行拟合得到相关参数,结果显示拟合效果良好,说明该模型可以很好地描述蠕变三阶段曲线;最后对比分析了两种试件的延迟时间和松弛时间。     

德兰尼特纤维对沥青混合料路用性能的影响

研究了德兰尼特纤维对沥青混合料路用性能的影响,通过高温性能、低温性能、剪切性能及疲劳性能试验,结果表明,加入纤维后可提高沥青混合料的高温性能、疲劳性能及剪切性能,但对低温性能的改善作用有限.     

石墨烯对橡胶改性沥青路用性能影响试验研究

将石墨烯掺入到橡胶改性沥青中,通过水稳定性能、高温性能、低温性能和耐久性能的室内试验研究,分析评价石墨烯对橡胶改性沥青路用性能的影响.结果表明:石墨烯对改善橡胶改性沥青水稳定性有显著的效果,可提高其劈裂强度比和马歇尔稳定度;对橡胶改性沥青高温性能有显著的提高,但同时也降低了其低温抗裂性能;对改善橡胶改性沥青耐久性有显著...     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青,基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角,评价沥青的高温性能;采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征,最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力,疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能,沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性,基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性;MSCR试验结果表明,改性沥青具有显著的弹性恢复特性,沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低;低温梁流变试验(BBR)结果显示,掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

泡沫沥青冷再生混合料MMLS3试验轮辙曲线特征及影响机理

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS3加速加载试验，研究泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能，探讨泡沫沥青冷再生混合料的车辙变深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征，给出泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势，并对不同加载次数下轮迹处MMLS3试件进行X-ray无损扫描，分析不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率分布特征及粗集料运动规律，揭示泡沫沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律。研究结果表明：对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件，轮迹处车辙沿横断面分布呈U形；掺加1%~2.5%水泥后，泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形，可采用车辙深度R_DD=AN^B预估不同加载次数N下的车辙深度发展规律；MMLS3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段，即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段；重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形和集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移，粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。     

盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响

为了研究盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响,采用木质素纤维、聚酯纤维、橡胶粉、PE、岩沥青、消石灰六6种添加剂制备沥青胶结料,对不同沥青胶结料分别进行动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验以及疲劳试验。结果表明:经过盐冻融循环作用,掺加添加剂的沥青抗车辙因子显著提高,从而改善了沥青的高温性能,其中PE、橡胶粉对其改善更为显著;木质素纤维、聚酯纤维明显降低了沥青的低温劲度模量,对沥青的低温抗开裂性能有较大改善;聚酯纤维改善沥青疲劳性能的效果最好,PE次之,其他几种添加剂对沥青的疲劳性能改善效果相对不明显。     

沥青混合料的疲劳效应研究

对沥青混凝土梁式试件进行不同温度、不同应力水平条件下的拉伸疲劳试验,结果表明累计耗散能与疲劳寿命在双对数坐标中表现出较好的线性关系,温度和应力水平等试验条件对该关系的影响较小可以忽略。因此,指出可以采用累计耗散能理论来分析沥青混凝土的疲劳性能。运用该理论,通过对大量不同试验条件下的疲劳试验结果的分析,建立了沥青混凝土的疲劳方程。     

水对沥青混合料疲劳性能影响的试验模拟研究

研究水对沥青混合料疲劳性能的影响,初步分析水使混合料抗疲劳性能下降的力学机理。本研究采用试验模拟的方法,采用4种级配沥青混合料,对试件设计了两种水处理条件,与未经水处理试件的疲劳试验结果进行对比,并运用统计分析方法对试验数据进行处理。与未经水处理试件相比,经两种水处理条件处理后试件的疲劳寿命均缩短。水使沥青混合料力学性能发生改变而使其疲劳寿命缩短,初步分析水使沥青混合料力学性能发生改变而使其疲劳寿命缩短的原因可能与水的作用使沥青混合料劲度模量指标减小有关。