基于间接拉伸试验的沥青-集料界面黏结性研究

为研究沥青-集料界面黏结性能,选取70号基质沥青及SBS改性沥青混合料在不同温度、老化、水分条件下进行间接拉伸试验,通过分析其峰值力、断裂能、开裂容忍指数(CT)来表征沥青与集料间的黏结性,揭示各影响因素对沥青-集料的影响特征。结果表明,沥青混合料的峰值力随温度升高而降低,但断裂能及CT指数随温度升高而增大,温度在本质上改变了沥青的黏弹性质,从而使得沥青与集料的界面黏结性能发生显著改变。随着老化程度的加剧,沥青混合料峰值力增大而断裂能、CT指数降低,在长期老化条件下,70号基质沥青与SBS改性沥青的峰值力分别增长31.1%,15.4%,而断裂能分别减少27.6%,19.1%,老化作用提升了沥青混合料的黏结强度,但抗裂性及延展性遭到削弱。长期高温浸水处理后,沥青混合料的峰值力、断裂能、CT指数均发生显著下降,在高温浸水4 d后,70号基质沥青和SBS改性沥青混合料的峰值力分别下降48.2%,33.1%,CT指数分别降低67.7%,32.5%,水分侵入沥青-集料界面造成了沥青膜的剥离,严重影响沥青-集料界面的黏结性。

沥青混合料间接拉伸试验的数值模拟

为了阐释沥青混合料间接拉伸试验中马歇尔试件对荷载的动态响应规律,利用离散元方法(二维)数值模拟了马歇尔试件的间接拉伸试验过程。采用伺服控制机理对不同粒径的试件施加荷载,给出了颗粒间的接触力、颗粒的位移矢量及产生的裂缝数,得到试件的劈裂强度;对不同加载速率下试件的响应进行数值模拟,得出加载速率与劈裂强度的关系;选取一种粒径范围的试件,分析了试件中产生的裂缝随时间的发育和分布,再现了裂缝延伸的动态过程。结果表明:裂缝主要分布于加载方向试件直径的两侧,随着粒径的增大,劈裂强度增大,增长率最大为39.3%;裂缝数由最小粒径试件中的98条减至最大粒径试件中的6条;加载速率与劈裂强度呈对数增长关系。

基于间接拉伸开裂方法评价超薄磨耗层混合料抗裂性能

通过间接拉伸开裂(IDEAL-CT)试验方法,研究了不同级配及油石比条件下超薄磨耗层混合料的抗裂性能。结果显示,级配变密会导致混合料整体强度上升,抗变形能力下降,同时会加快裂缝扩展速度,混合料抗裂性能下降。油石比的增加会使混合料抗变形能力提升,延缓裂缝扩展速度,使得混合料抗裂性能增强。皮尔逊相关性分析结果表明,随着超薄磨耗层混合料的孔隙率和沥青膜厚度的增加,混合料整体强度降低,抗变形能力提升,裂缝开裂速度下降,混合料整体抗裂性能增强,因而超薄磨耗层混合料设计过程中可通过提升孔隙率和沥青膜厚度来增强混合料的抗裂性能。对于IDEAL-CT试验指标,断裂能不适用于评价超薄磨耗层混合料抗裂性能。

层状大理岩间接拉伸试验及断口形貌和断裂机理分析

通过MTS815试验系统、激光扫描仪和SEM电镜对锦屏Ⅱ级水电站交通辅助洞的盐塘组互层状大理岩进行间接拉伸试验研究、断口形貌测试和细观断裂机理分析。结果表明:拉应力的作用方向与层理面的夹角显著影响岩石的抗拉强度及破坏机理,当拉应力平行层理面时,岩样的平均抗拉强度约为6.32 MPa,断口形貌较为粗糙,表面分维约为D=2.14~2.17;而当拉应力垂直层理面时,岩样的平均抗拉强度仅约2.57 MPa,断口形貌较为平缓,表面分维约为D=2.07~2.10。对于同一种岩石,断口形貌特征与其抗拉力学性能具有明显的对应关系,即断裂表面越粗糙,其分形维数越大,对应的抗拉强度也越高,反之亦然。通过SEM揭示了产生这种现象的细观断裂机理,当拉应力垂直层理面时,岩石主要发生沿晶断裂,穿晶断裂相对要少些;而当拉应力平行层理面时,岩样的断裂模式主要为沿晶和穿晶耦合断裂。研究表明,不同的微细观断裂模式是层状大理岩断口形貌迥异和力学性质差异的根本原因。

间接拉伸试验评价沥青混合料高温性能的研究

采用间接拉伸试验,对不同温度、不同加载速率、不同沥青含量及不同级配下的沥青混合料间接拉伸试验(IDT)强度进行了研究,结果显示:温度和加载速率是影响试验结果的两个重要条件.通过将间接拉伸试验结果与车辙试验结果进行对比分析后发现,当试验温度为40℃和加载速率为50 mm/min时,混合料的IDT强度与车辙结果之间的相关性最好,可以作为评价沥青混合料高温性能的力学指标,建议在沥青混合料设计过程中采用.

间接拉伸试验条件下沥青混合料变形特性

为分析沥青混合料的劈裂拉伸性能,采用数字图像测量方法,实现了试样表面轴向变形和径向变形的同步测定,得到了粗骨料沥青混合料和细骨料沥青混合料在不同温度下的宏观力学性能及应力-应变关系。结果表明:粗骨料沥青混凝土呈脆性破坏趋势,细骨料沥青混凝土在破坏前进入塑性屈服阶段;材料的弹性压缩和剪切膨胀与载荷历史紧密相连,反映了材料的结构性变形过程。该成果对沥青路面的拉伸开裂研究具有一定的参考价值。

基于间接拉伸试验模式的沥青混合料动态模量

基于间接拉伸试验模式,采用目前我国常用的两种沥青混合料,研究沥青混合料间接拉伸动态模量的分析和测定方法.采用GPM测试模式,考虑二维平面应力假设和试件膨胀的影响,根据修正的应力和应变决定沥青混合料的间接拉伸动态模量.根据时-温转换原则,通过Hirsch模型估算混合料模量的极大值,分别采用Global Aging模型和Arrhenius模型获得移位因子,并通过数值优化建立了参考温度为20℃时的动态模量主曲线及Sigmoidal数学模型.两种混合料的主曲线比较分析表明,AC-20型沥青混合料对加载频率和温度的依赖性都低于AC-13C型,在低频段表现更为明显.

间接拉伸试验条件下沥青混合料的疲劳行为

采用间接拉伸试验方法(IDT)分别在10,20,30℃温度条件下对AC-13,AC-20,AC-25 3种典型沥青混合料进行应力控制模式下疲劳试验,分析了温度对材料疲劳性能、疲劳特征参数的影响;提出以计算横向应变建立应变疲劳方程,并采用应变-温度-作用次数三维疲劳曲面公式对材料疲劳性能进行预估。研究表明:双对数坐标下应力与疲劳寿命存在良好的线性关系,随着温度升高,同一应力水平下3种沥青混合料的疲劳强度、疲劳寿命对应力水平的敏感性均减小;3种温度条件下建立的统一拟合应变疲劳曲线有很好的相关性,能消除温度对疲劳寿命的影响;应变疲劳曲面方程能为沥青混凝土疲劳寿命的预估提供很好的依据。

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的破坏过程可由莫尔—库仑破坏理论分析。这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的。间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好的表征混合料的粘聚力,但它却无法提供集料内摩擦角的信息。从旋转压实仪(SGC)获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力。因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的。研究表明:从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数。

半圆弯拉试验与间接拉伸试验的比较

该文对表征热拌沥青混合料抗拉强度的半圆弯拉试验和间接拉伸试验结果采用数值分析方法进行了对比分析。半圆弯拉试验可以显著减少加载带下的永久变形,与间接拉伸试验相比,它更适用于评价热拌沥青混合料的抗拉性能。研究结果表明,半圆弯拉试验与间接拉伸试验完全可以相比较和转换,半圆弯拉试验可以替代间接拉伸试验来评价沥青混合料的强度性能。

沥青混合料半圆弯拉强度与间接拉伸强度对比分析

强度是与沥青混合料路用性能密切相关的一项指标,采用半圆弯拉试验评价沥青混合料弯拉强度是一种新型试验方法。基于三维有限元模型建立半圆试件底部中心点应力公式,在考虑试件切割损耗情况下得到的应力系数更符合实际。采用半圆弯曲和间接拉伸2种试验方法对AC-9.5和AC-16两种沥青混合料在4个温度下进行强度试验,试验结果表明,半圆弯曲试验更适合于评价沥青混合料的抗拉性能,半圆弯拉强度与间接拉伸强度有一定的相关性,二者的转换关系与温度相关。

耐久性高模量混合料间接拉伸模量试验影响因素研究

采用耐久性高模量沥青混合料,分析研究影响间接拉伸模量试验的各因素,包括:试件的存放时间、试验温度、高模量剂比例、油石比、沥青的类型等,得到了各相关因素与混合料间接拉伸模量之间的相关关系:随着存放时间的延长,添加剂比例的增大,试件的间接拉伸模量逐渐增大;随着试验温度的升高,油石比的增大,试件的间接拉伸模量显著下降;同时,沥青类型不同,混合料的间接拉伸模量均存在差异,即使是相同标号的沥青,间接拉伸模量值也不完全一样,也可能存在较大的差异。通过该研究为用间接拉伸模量试验评价耐久性高模量沥青混合料时参数的选取提供一定的借鉴意义。

间接拉伸虚拟试验模式下沥青混合料的应力分布

为了更准确地评价间接拉伸模式下沥青混合料的二维应力分布状态,利用X-ray CT扫描沥青混合料试件,获取混合料内部真实三维细观结构(集料、砂胶和空隙),根据三维重构理论和重构算法,建立沥青混合料三维虚拟试样。在此基础上,对沥青混合料虚拟试样进行低温、快速加载条件下的间接拉伸虚拟试验仿真。结果表明:不同于以往基于弹性理论解的二维应力均匀分布结论,混合料试件水平轴向和竖直轴向上的应力都不再均匀对称分布,最大应力也不再出现在试件中心处。间接拉伸虚拟试验方法克服了以往忽略混合料内部细观结构的缺陷,可以更为真实地模拟试件受荷作用下的力学状态。研究方法是对计算机数字化设计沥青混合料目标的有益探索。

采用间接拉伸蠕变试验评价沥青混合料低温抗裂性能

为深入评价沥青混合料的低温抗裂性能,对3种(粗、中和细)级配AC-20沥青混合料进行了3个温度(0,-10和-20℃)条件下的间接拉伸低温蠕变试验。根据幂函数模型计算得到了沥青混合料的低温蠕变柔量,并基于时-温等效原理,以-10℃为参考温度建立了幂函数模型蠕变柔量主曲线,分析了沥青混合料的低温蠕变性能和低温抗裂性能。结果表明,温度在0℃时,中间级配混合料的低温抗裂性能最好,而随着温度降低到-20℃时,粗级配混合料的低温抗裂性能变最好;采用幂函数模型能够较好地描述沥青混合料扩宽时间域的低温蠕变柔量主曲线,其参数幂指数m能较好地表示沥青混合料的低温松弛能力,在宽时间域内,细级配混合料的低温松弛性能增大,相应的其低温抗裂性也最好。

沥青混合料间接拉伸试验的数值化测试(英文)

为对混合料的数值化试样进行间接拉伸数值化测试,采用X-CT(X-ray Computerized Tomography)扫描混合料试件,分别计算出集料、沥青、空隙的体积组成,建立了试样的三维可视化模型;采用自行编写的程序,实现了由三维可视化模型向三维数值化模型的转化,建立了基于实际试样真实内部微细观分布的数值化试样,并对其进行间接拉伸测试模拟。引入应力集中因子指标对各种应力状态进行评价,实际应力分布结果与弹性理论解结果进行对比。结果表明:该模型能有效反映试样的三维分布状态,由于集料和空隙分布的随机性和不均匀性,实际试样的最大应力分布不再服从弹性理论解的分布状态,空隙的存在同样对混合料的力学性能起着非常重要影响。

动荷载作用下的沥青混合料间接拉伸试验参数研究

基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应,正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质的优点。利用英国多功能气动沥青材料试验机CooperNU-14测定了6种沥青混合料在5、10、15和20℃时的动态间接拉伸试验参数,用二次多项式对试验结果进行了拟合,重点分析了试验温度对动态间接拉伸试验参数的影响。结果表明,6种沥青混合料动态间接拉伸劲度模量值均在一定范围内,而试验荷载、劲度模量与温度回归方程的相关系数均达到0.9812以上,试验荷载与劲度模量回归方程的相关系数均达到0.9986以上。

HMA的三轴抗剪强度与间接拉伸强度之间的关系研究

用时间－温度叠加原理来确定间接拉伸强度试验与三轴抗剪强度试验等效的试验条件。在这种等效的试验条件下，可以用间接拉伸（IDT）强度来预测沥青混合料的粘聚力，由这种方法所得粘聚力与IDT强度之比的平均值是1．73，这个值和其他研究者的结果非常吻合。对于不同的混合料，预测粘聚力c值的误差为0．9％～38％，平均不到21％。

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的破坏过程可由莫尔——库仑破坏理论分析。这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的。间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好地表征混合料的粘聚力,但他却无法提供集料内摩擦角的信息。从旋转压实仪(SGC)获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力。因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的。研究表明:从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数。

不同级配类型沥青混合料间接拉伸试验研究

文中对两种沥青、三种不同级配类型组成的六种沥青混合料分别进行0℃、15℃的劈裂试验研究,测定了沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段的力学性质,并对间接拉伸试验三个试验参数(劈裂抗拉强度、破坏应变、劲度模量)的结果进行了分析。

发展沥青混合料间接拉伸动态模量及其主曲线(英文)

沥青混合料的动态模量是沥青路面设计的重要参数,间接拉伸试验的优势决定了在该试验模式下测定沥青混合料动态模量的重要意义。采用我国3种典型的沥青混合料,在间接拉伸试验模式下,基于GPM测试模式,通过修正的二轴方向的应力和应变决定沥青混合料的动态模量。根据时间-温度转换原则,通过Hirsch模型估算混合料模量极大值,分别采用Global Aging模型和Arrhenius模型获得移位因子,通过数值优化发展了参考温度为20℃的3种典型沥青混合料动态模量及相位角主曲线,得出了主曲线的Sigmoidal数学模型,拟合的相关系数R2均在0.99以上,表明模型拟合效果非常好。