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。     

空隙率对沥青混合料水稳定性与渗水性能的影响

水损坏是沥青路面主要病害之一,而空隙过大、存在渗水通道是引发水损害的主要原因之一。为了研究不同空隙率对沥青混合料水稳定性和渗水性能的影响,制备了不同空隙率的沥青混合料试件,并分别进行了饱水率试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及渗水性能试验。结果表明：沥青混合料试件的饱水率随空隙率增大而增加,且空隙率超过8%时,饱水率快速增加;残留稳定度和冻融劈裂强度比均随空隙率增大而减小;沥青混合料试件的渗水系数随着空隙率的增大而增加,且空隙率大于8%时,沥青混合料的渗水系数急剧增大。     

泡沫沥青冷再生混合料力学特性试验

采用间接拉伸强度、无侧限抗压强度及抗压回弹模量试验,分析了沥青路面旧料掺量及水泥用量对泡沫沥青冷再生混合料力学特性的影响.研究表明:随旧料掺量的增大或其中旧沥青含量的增多,泡沫沥青冷再生混合料设计最佳沥青用量减少,冷再生混合料抗拉、抗压、抗剪性能呈下降趋势,而抗压回弹模量逐渐增大;水泥用量的增大有助于提高冷再生混合料的...     

应力吸收层沥青混合料设计及性能研究

为了满足沥青路面的抗裂需求,结合汶马高速公路建设,进行了应力吸收层沥青混合料设计及性能研究。以SBS改性沥青AC-10和CAM-10两种沥青混合料为研究对象,对比分析了两个级配马歇尔设计指标随油石比的变化,分析了目标空隙率控制分别为2%和4%下的混合料高低温性能及水稳定性。基于四点弯曲试验和Overlay test试验,分析了应力吸收层沥青混合料的抗疲劳性能和抗反射裂缝性能。研究结果表明,在不考虑抗车辙性能时,应力吸收层宜采用目标空隙率为2%的CAM-10沥青混合料,其抗疲劳和抗反射裂缝性能最优;在考虑抗车辙性能时,应力吸收层宜采用目标空隙率为4%的AC-10沥青混合料;在需要兼顾抗车辙性能和抗疲劳性能时,应力吸收层宜采用目标空隙率为4%的CAM-10沥青混合料。     

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...     

反复冻融条件下沥青混合料的间接拉伸试验研究

当遭遇突变天气如低温冰雪时,路面材料长时间处于有水、低温冰冻状态及温度交替变化过程中,由于水分和温度共同作用引起的道路冻融损坏现象较为普遍。通过在室内模拟水温冻融环境,对多次冻融后的沥青混合料进行了间接拉伸类试验(劈裂试验),通过试验分析了水温冻融条件下沥青混合料的劈裂强度、冻融劈裂强度、劈裂疲劳性能的变化规律。结果表明,沥青混合料的强度、水稳定性、疲劳性能随反复冻融衰减明显。     

热再生钢渣沥青混合料性能研究

采取室内模拟老化方法得到了钢渣旧沥青路面材料(RAP),制备了掺量为0、10%、20%、30%、40%和50%的6种热再生钢渣沥青混合料,并测试了其体积性能、水稳定性能、高温稳定性能和低温抗裂性能。结果表明:RAP的掺入不会对沥青混合料的体积性能造成影响。热再生钢渣沥青混合料的飞散损失值随RAP掺量的增加而增大。随着RAP掺量增加,热再生钢渣沥青混合料的水稳定性呈线性减弱,高温稳定性能呈线性提升。热再生钢渣沥青混合料的低温抗裂性能随RAP掺量增加显著降低。综合各项性能参数,热再生钢渣沥青混合料中RAP掺量应不高于30%。     

RAP掺量与新旧沥青融合程度对热再生混合料性能的影响

通过变化RAP掺量为20%～50%试验,研究常规未知新旧沥青融合状态与模拟新旧沥青100%融合状态下热再生混合料高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳性能。结果表明：两种融合状态下,热再生混合料抗车辙性能均随RAP掺量增大而提高,低温抗裂性能和水稳定性均随RAP掺量增大而降低。新旧沥青融合程度和RAP掺量对热再生混合料的高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳耐久性能有显著影响。与常规拌和工艺相比,新旧料100%融合工艺制备的热再生混合料其高温稳定性稍差,但具有更好的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳耐久性能,配合比设计时应考虑新旧沥青融合程度对高RAP掺量热再生混合料路用性能与抗疲劳耐久性能的影响。     

沥青混合料疲劳性能试验与表征方法综述

针对沥青混合料疲劳耐久性设计参数的不确定性与不科学性问题,从疲劳试验方法及疲劳性能表征模型两方面对沥青混合料疲劳性能表征的发展现状、存在的问题进行了综述,并总结了其未来发展方向。沥青混合料疲劳性能主要通过室内外不同疲劳试验进行研究,不同试验方法所用沥青混合料试件的尺寸、形状,试件内部所处应力状态及试验条件皆各不相同,而沥青混合料是一种由沥青结合料与不同粒径矿料通过搅拌和碾压而成的多相、多组分、多尺度黏弹性混合料,其力学响应具有显著的时间、温度与应力状态相关性,不同试验方法所对应的加载速度、试验温度及应力状态存在较大的差异性,故其试验结果呈现出显著的不确定性,其疲劳性能表征模型参数也存在显著的差异性;此外,常用的室内材料疲劳试验方法大多为一维或二维应力状态下的疲劳试验,这与沥青路面结构实际服役过程中所处的三维应力状态不符;沥青混合料疲劳性能表征方程大多来源于一维应力状态下的疲劳试验结果,因此,用简单应力状态下的材料疲劳试验方法与性能表征模型难以客观表征三维应力状态下沥青路面结构的疲劳抗力,从而导致沥青路面疲劳耐久性设计存在较大的偏差。建议开发与沥青路面服役状态一致的三维应力状态下的疲劳试验方法,并建立三维应力状态下疲劳表征模型,以消除不同试验方法及试验条件对沥青混合料疲劳性能表征的影响,提高沥青混合料疲劳性能表征的有效性与完备性。     

基于劈裂试验的沥青混合料拉压模量同步测试方法

为了较真实地表征沥青混合料的抗拉、抗压变形能力,提高其拉、压模量的测试效率与科学性,开展了沥青混合料直接拉伸、无侧限抗压以及基于劈裂试验的拉、压回弹模量试验。根据二维应力状态下的胡克定律,利用微积分原理,通过对试样中心水平径向和竖直径向应变函数进行积分,推导出劈裂试验中拉伸模量和压缩模量的解析算法,揭示了2种模量与荷载大小、试样尺寸、应变片长度、测试得到的拉压回弹应变和泊松比的定量关系。按劈裂试验方法同步测得的劈裂压缩模量与单轴压缩模量比较接近,偏差在2%之内;由于应力状态和应力水平的差别,劈裂拉伸模量与直接拉伸模量存在一定偏差,但亦在可接受的范围内。研究结果表明:沥青混合料存在明显的拉、压差异性,基于劈裂试验的沥青混合料拉、压模量同步测试方法能够提高沥青混合料拉、压模量的测试效率与科学性,可为沥青路面结构设计提供科学的设计参数。     

玄武岩纤维AC-13C沥青混合料路用性能研究

为研究玄武岩纤维沥青混合料在干旱荒漠区的路用性能,对AC-13C型沥青混合料配合比进行设计,通过车辙试验、冻融劈裂试验分析掺入0.4%玄武岩纤维对沥青混合料高温性能和水稳定性的影响,通过对试验路技术状况的检测评价玄武岩纤维沥青路面的使用性能。结果表明,掺入0.4%玄武岩纤维能显著提升沥青混合料的高温稳定性,动稳定度是普通沥青混合料的2.7倍,同时可改善沥青混合料的水稳定性;玄武岩纤维沥青路面的破损状况、防滑性能与抗渗性能均优于普通沥青路面。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为评价玄武岩纤维的掺入对沥青混合料性能的改善效果,通过动态剪切试验、拉伸试验对未掺玄武岩纤维和掺6%沥青质量的玄武岩纤维的沥青胶浆的抗剪性能、延展性以及AC-13C沥青混合料和掺玄武岩纤维的沥青混合料的路用性能展开研究。结果表明,纤维的掺入可改善沥青胶浆的抗剪切能力和高温稳定性;纤维掺量为沥青混合料质量的0.4%时,沥青混合料的高温稳定性、低温抗开裂能力、水稳定性等路用性能最优。     

应力吸收层材料拉伸与拉压疲劳试验

应力吸收层在延缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝形成方面具有卓越的性能。通过沥青测力延度试验和应力吸收层沥青混合料拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青的应力吸收层混合料抗拉伸和抗拉压疲劳特性。试验结果表明:应力吸收层材料具有优良的抗拉伸和抗拉压疲劳性能;特种改性Sam pave沥青混合料与STRATA沥青混合料的抗拉伸、抗拉压疲劳性能基本接近。     

正应力条件下沥青混合料扭转剪切试验方法研究

针对现有沥青混合料剪切试验方法的不足,对国内外沥青混合料抗剪性能试验方法进行研究分析,提出了一种新的正应力条件下的扭转剪切试验方法。其原理是通过千斤顶对试件均匀施加正应力,同时再通过齿条和齿轮将竖向力转化成扭矩,使圆柱体沥青混合料试件处于压剪状态。建立三维有限元模型进行理论分析,得出试件内部的剪应力分布,表明试件破坏状态为剪切破坏。对两种沥青混合料在不同温度和不同正应力条件下进行扭转剪切试验,结果表明混合料的抗剪强度随着温度的升高急剧降低,混合料的抗剪强度与正应力呈线性增长关系,符合摩尔-库伦强度理论。根据摩尔-库伦理论线性回归得到混合料的黏聚力和内摩擦角,将其与其他3种试验方法结果进行比较,表明该试验方法具有较好的可行性和可靠性,可以有效地评价沥青混合料剪切性能。     

影响沥青混合料抗剪强度的试验研究

通过对影响沥青混合料抗剪强度参数的因素进行试验分析,研究不同的集料类型、沥青混合料级配、沥青用量以及压实度因素对抗剪强度参数的影响。结果表明:沥青是影响最大抗剪强度的主要因素,集料特性对混合料的内摩阻角影响显著;在最佳沥青用量附近,混合料的最大抗剪强度达到最大值;最大抗剪强度随着压实度增大、空隙率减小而增大,可以通过增加压实度使沥青路面抗剪能力增大。     

沥青碎石抗离析性能评价体系

为了评价沥青碎石抗离析特性,研发了沥青混合料抗离析测试仪,提出沥青混合料抗离析性能测试方法,并提出以集料离析值作为沥青混合料抗离析性能的评价指标;采用浸水马歇尔试验、车辙试验和小梁弯曲试验等方法,研究了离析程度对沥青碎石技术特性的影响;综合平衡考虑各方面性能,提出了沥青碎石抗离析性能推荐评价指标。结果表明:集料离析值对沥青碎石技术特性影响显著;随着粗集料离析程度的增大,其空隙率和渗水性增大,水稳定性、低温抗裂性和强度降低,高温稳定性先增大后降低;随着细集料离析程度的增大,其空隙率和渗水性减小,水稳定性和低温抗裂性提高,高温稳定性和强度降低。     

城市道路沥青面层的路用水稳定性

城市道路沥青面层的水稳定性与路面的水损坏密切相关。由于施工压实度以及城市道路的特点等因素,我国城市道路沥青路面建成初期的空隙率高于设计值,处于透水临界状态,面临着严重的水损坏危险。该文采用ModifiedLottoman方法试验评价了AK13A和AK13B两种常用半开级配沥青混合料,结果显示其水稳定性随空隙率的增大而减小,路面建成初期的劈裂强度比(TSR)指标小于0.5,极易产生破坏。因此,将空隙率控制在较小水平,有利于控制我国城市道路沥青路面的水损坏。     

RAP热再生沥青混合料路用性能研究

对不同掺量废旧沥青路面材料(RAP)的热再生沥青混合料的高温、低温、抗水损害及耐久性能进行试验研究。结果表明,当RAP掺量超过25%时,混合料最佳油石比逐渐增大,需添入较多新沥青,且新添入沥青和集料的比值与RAP掺量基本呈线性递增关系;随RAP掺量的增加,动稳定度呈幂函数增加,低温抗弯拉强度增大,抗弯拉应变逐渐降低;当RAP掺量不超过30%时,各组RAP热再生沥青混合料都能达到较好的抗水损坏能力及耐久性能。     

泡沫沥青发泡特性及其冷再生混合料性能研究

选择3种沥青,采用沥青发泡试验就沥青品种、温度及发泡用水量对发泡效果的影响进行研究,并通过无侧限抗压强度试验、间接拉伸试验以及浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对沥青用量和RAP(沥青路面回收旧料)掺量对泡沫沥青冷再生混合料力学性能和水稳定性的影响进行研究。结果表明:在所选3种沥青中,相同条件下中海70#沥青的发泡效果最好,其最佳发泡温度约为160℃,最佳发泡用水量为2%;RAP掺量增加对混合料水稳定性能不利;随着RAP掺量增加,混合料无侧限抗压强度和间接拉伸强度逐渐降低;RAP掺量可达70%以上,但应严格控制。     

水泥用量对冷再生混合料路用性能影响规律

通过室内试验研究了水泥用量对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能的影响。试验结果表明,增大水泥用量能很好地改善乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性,而大的水泥用量虽然增大了混合料的破坏应力,但使破坏应变大幅减小,混合料的低温抗变形能力变差。