考虑自愈合补偿的多种沥青混合料疲劳性能比较

为给疲劳优先工况条件下的抗裂沥青混合料设计及改性剂选择提供参考,通过选定相同的沥青用量,采用小梁疲劳试验机研究了11种不同沥青混合料在考虑了自愈合补偿后的疲劳性能.采用50％初始劲度模量降低疲劳寿命Nf50评价基质沥青混合料疲劳性能,采用归一化劲度次数积疲劳寿命NfNM评价改性沥青混合料的疲劳性能.研究结果表明:当未考虑自愈合时,11种沥青混合料中SBS-AC13疲劳性能最好,当考虑自愈合后,仍是SBS-AC13疲劳性能最好;橡胶沥青混合料ARAC-13自愈合能力最好;疲劳自愈合能力与空隙率、级配都呈很好的相关性.     

沥青路面弯沉指标的探讨

弯沉是我国沥青路面设计和施工质量控制中通常使用的一个技术指标。近些年来,随着我国沥青路面结构形式的变化,以及美国MEPDG设计方法的影响,国内学术界对弯沉指标产生了不同的看法。为此,从路面结构承载能力角度出发,对弯沉指标的力学含义、工程意义以及设计价值等问题进行探讨,同时,结合我国半刚性基层沥青路面使用状况,分析了弯沉指标对路面使用性能评价的作用,并初步探讨了半刚性基层沥青路面结构的耐久性问题。最终指出,完善弯沉设计指标是完善沥青路面力学经验设计方法的有效途径。     

水泥混凝土路面的温度梯度日极值预估

温度梯度的大小受外界环境如气温、辐射、风雨等因素的影响较为显著,基于大同、宁波、广州三个气象观测站近一年的气象、路面温度等数据的采集分析,引入前一日的太阳辐射数据(Q-1)作为预估模型的参数,提高了前人基于气象参数对水泥混凝土路面日温度梯度最大值的预估模型的精度;采用路面表层温度这一较容易获取的温度数据(包括路表日最高温度Ts,max与路表日最低温度Ts,min)对标准厚度路面的日最大温度梯度进行预估的模型;引进路面温度梯度日振幅ΔTg这一概念,提出路面日温度梯度最小值与日温度梯度最大值之间的指数关系。     

基于重复蠕变试验的阻燃沥青胶浆高温性能

采用重复蠕变试验,利用Burgers模型对各沥青胶浆的蠕变过程进行模拟,从胶浆的蠕变劲度黏性成分Gv、累积应变γacc和蠕变柔量等方面分析了不同阻燃沥青胶浆的高温性能表现.结果表明:纤维和复合阻燃剂的加入均会增大阻燃沥青胶浆的Gv并降低γacc,3种复配比例的阻燃沥青胶浆中M-FR1和M-FR2的Gv值相等且最大;而M-FR1沥青胶浆的γacc最小;其次是M-FR2.这两种阻燃沥青胶浆高温性能均要优于常规掺量下的木质素纤维沥青胶浆.蠕变柔量分析结果表明,M-FR2阻燃沥青胶浆的瞬时弹性变形柔量JE和延迟弹性变形柔量JC占总柔量的百分比之和最大,高温抗变形能力最强.综合各阻燃沥青胶浆的蠕变力学特性,推荐复合阻燃材料的最优复配比例为15％矿物纤维+6％复合阻燃剂(即M-FR2).     

沥青混合料裂纹发展过程的颗粒流模拟

为了在细观尺度下描述沥青混合料的裂纹发展行为,运用离散元程序PFC2D内置“Fish”语言,重构了沥青混合料非均质(集料、胶浆和空隙)多层次(矿料级配)结构虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验,借助数字摄像法捕捉了室内小梁试件表面裂纹发展情况,在二维尺度下探索了沥青混合料的部分断裂机理.结果表明:虚拟试验得到的宏观断裂力学响应与室内试验结果的吻合度较好,仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;虚拟试验模拟的二维裂纹扩展路径与室内数字摄影法结果较为相似,二者都体现出材料脆性断裂特点,二维模型往往夸大了粗集料在混合料断裂过程中的作用;基于离散元程序的裂纹扩展行为分析方法,可以作为研究沥青混凝土材料断裂行为的辅助手段.     

基于平整度的CRCP冲断区域维修标准研究

为了获得连续配筋混凝土路面冲断区域维修标准,本文首先建立冲断区域人-车-路耦合振动模型,然后利用传递矩阵法结合Matlab软件对振动方程进行求解,以获得乘客加速度随时间的变化和最大瞬态振动值(MTVV).研究发现:一定条件下车辆经过冲断区域时,其在做振幅减小的简谐振动;当车辆进入冲断区域0.22 s时乘客加速度最大,其值为1.57 m/s2.最后,考虑行车舒适性以最大瞬态振动值作为行驶舒适性评价指标,提出冲断区域维修标准的确定方法和步骤,并给出了相应算例.     

改性沥青中SBS含量的灰色关联度分析

为分析性能指标随SBS含量的变化趋势及敏感性,避免由单个指标确定SBS含量所带来的偏差较大的问题,采用灰色关联度分析沥青针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标与SBS含量的关联性,从而确定改性沥青的SBS含量控制关键指标,并综合关联度高的指标来确定SBS的含量。结果表明改性沥青性能与SBS含量有着相关性,SBS含量对沥青的135℃运动黏度、弹性恢复、软化点、延度、针入度均有影响,其中对135℃运动黏度影响最为显著,沥青的软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等指标与SBS含量有着较高的关联度。建立了基于软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标的改性沥青中SBS含量的确定方法,其误差小于4%。     

改性沥青微观结构与储存稳定性的关系

根据荧光显微照相原理、聚合物改性沥青的相态结构分析、改性沥青的混合原理等,对不同型号的SBS改性剂与同一基质沥青配制改性沥青过程中的样品进行显微观测,同时对其不同时段的相态结构进行照片拍摄,并结合微观观测结果与改性沥青离析试验结果,对改性沥青的相态结构与其存储稳定性之间的关系进行研究。研究表明:分析改性沥青制备过程中聚合物改性剂的存在相态,可为改性沥青制备温度、时间等提供依据;聚合物改性剂在沥青中越容易混合、粒径越小,所制备的改性沥青的稳定性越好,软化点的提高越显著;对同一基质沥青,嵌段比大的SBS改性剂对基质沥青的改性效果好,所制备的改性沥青稳定性更好。     

天然岩沥青对沥青路用性能的影响研究

采用布敦岩沥青及国产青川岩沥青分别对基质沥青进行改性,应用动态剪切流变试验、低温弯曲梁流变试验及旋转薄膜老化试验,全面研究岩沥青类型及掺量对沥青的高温流变性能、低温流变性能和抗老化性等路用性能的影响。试验结果表明:岩沥青的掺加对基质沥青的路用性能具有良好的改善作用;对于不同类型岩沥青,沥青的高温流变性能均随着岩沥青掺量的不断增大而不断改善,低温流变性能则略有降低,抗老化性能不断增强;在相同岩沥青掺量条件下,国产青川岩沥青对沥青的高温性能、低温性能及抗老化性能等路用性能的改善效果均优于布敦岩沥青。     

橡胶沥青混凝土路面在港区道路中的应用

针对港区道路的重载交通特性,进行橡胶沥青混合料室内单轴压缩试验、车辙试验及小梁弯曲试验。结果表明:橡胶沥青混合料的回弹模量、高温性能与SBS改性沥青混合料相当,但其疲劳性能最好,比基质沥青混合料高1倍多。将橡胶沥青混合料用于试验路段,结果表明:橡胶沥青路面的路表渗水系数、混合料压实度、构造深度以及表面抗滑系数都能够满足规范基本要求。基于试验,提出港区道路适用的路面结构形式为4 cm橡胶沥青AC-13+6 cm基质沥青AC-20。