沥青路面柔性基层和半刚性基层模量理论研究

针对荷载作用下,柔性基层(级配碎石)半刚性沥青路面结构下面层产生的较大拉应力,考虑了级配碎石材料的非线性特征,采用弹塑性有限元法,分析了吉林通化试验路级配碎石和半刚性基层模量对沥青下面层层底最大拉应力的影响,在此基础上建议柔性基层和半刚性基层的模量应分别在400～500MPa、1500～2000MPa.与试验路结果对比表明了计算分析结果的适用性.

沥青混合料蠕变试验数据处理与粘弹性计算

为了获得沥青混合料粘弹性本构关系,并利用这种本构关系进行各种数值计算,结合贯入试验中采集到的蠕变数据,采用Matlab软件对蠕变柔量进行拟合,得到了由广义Maxwell模型和Burgers模型表示的粘弹性参数;针对ANSYS有限元软件的计算要求,推导了将其转化为Prony级数形式的计算公式.通过实例计算表明:四参数Burgers模型和六参数Maxwell模型的拟合相对误差分别小于0.7%和1.3%,利用Prony级数方法得到的计算结果与理论解误差不大于0.001%.Burgers模型比广义Maxwell模型更能准确表达沥青混合料的本构关系;Prony级数的转化公式方法简单,计算精确.

高比例RAP热再生沥青混合料低温抗裂性能

目的 研究较高比例回收沥青混合料(Reclaimed Asphalt Mixture)掺量下再生沥青混合料的低温抗裂性能,为工厂热再生中提升RAP利用率提供理论依据和控制方法.方法通过低温(-5℃,-10℃)弯曲试验对热再生沥青混合料的低温抗裂性能进行研究,分析了不同再生手段、不同RAP再生方法、新旧料不同拌和时间及不同添加剂的使用对再生沥青混合料的抗弯拉强度和梁底最大弯拉应变的影响.结果采用新沥青再生的试件弯拉应变不满足规范要求.240 s拌和时间的再生试件具有更高的抗弯拉强度和弯拉应变;加入纤维对提高再生混合料的低温抗裂性能有显著效果,而H改性剂对提升再生混合料低温抗裂性能影响不大.结论在高比例RAP再生过程中,应采用再生剂再生,并适当延长拌和时间;纤维可以在寒冷地区的面层再生中推广应用,H改性剂应尽量避免在上面层再生中使用.

加速加载条件下沥青路面结构动力响应

为深入了解交通荷载作用下不同沥青路面的行为特征,通过MLS66加速加载设备模拟实际车辆作用,实测了半刚性基层结构与倒装结构路面的3个方向动态响应,研究了正载与偏载时面层与基层底部的应变响应规律。实测应变显示:半刚性路面中基层底部拉应变大于面层。倒装结构面层底部弯拉应变大于半刚性路面,对荷载作用次数更加敏感。倒装结构中最大拉应变出现在面层底部纵向,疲劳开裂首先在横向出现。2种结构的面层应变响应均体现了沥青混合料的黏弹性特征。不同轴载下应变测值表明,考虑超载车辆对路面结构作用时,应选用接地压力作为参数进行计算。基于MLS66的路面结构动力响应研究,为理解不同路面结构的破坏现象提供了帮助。

基于料堆试验的沥青混合料离析影响因素分析

为了分析沥青混合料的离析特性,首先提出一个利用各矿料组分在空间分布上的变异系数组合而成的离析指标,然后通过料堆试验分别对AC型和SMA型沥青混合料的5种不同级配进行试验,既验证了此指标的可靠性,同时也获得了骨料级配、沥青用量以及温度等因素对这2种沥青混合料离析程度的影响.试验结果表明:SMA相对于AC型沥青混合料有较强的抗离析性能;对于同一种混合料,温度的影响作用非常小,而沥青用量的影响则远远大于温度的影响,并与离析指标近似成线性关系.

SBS改性沥青老化与再生机理的红外光谱

目的探索沥青老化的过程和再生剂的作用原理,为高等级路面的养护和维修决策分析提供帮助.方法将SBS改性沥青经自然老化、人工老化和再生后,并通过对这几种沥青的红外光谱分析,从微观官能团的角度探索沥青老化的过程和再生剂的作用原理.结果从宏观层面看SBS改性沥青老化5 h后针入度和延度下降了64%和82%,添加3%再生剂能提高老化沥青针入度50%左右,延度100%以上并且有效降低软化点和黏度.从微观层面验证了氧化和聚合是沥青老化的主要原因,客观地评价了再生剂对调整沥青组分的贡献.结论表明SBS改性沥青老化过程主要发生的是氧化反应,再生过程既是进行组分调节的过程,也是实现新的化学平衡的过程,改性沥青红外光谱分析结论对于解释其老化与再生机理提供了有力的佐证.

温拌—再生改性沥青SMA混合料性能研究

目的研究温拌—再生改性沥青SMA混合料的路用性能和疲劳性能,为温拌—再生技术在工程中的应用提供有价值的数据和理论依据.方法采用马歇尔配合比设计方法进行设计.对旧路沥青混合料和既添加再生剂又添加温拌剂的温拌—再生沥青混合料的各项性能指标进行对比研究.结果确定了温拌—再生改性沥青SMA混合料的最佳拌合温度为140℃.温拌—再生改性沥青SMA混合料的动稳定度为7 450次/mm,残留稳定度为87.3%,冻融劈裂强度比为84.7%,都高于规范要求.在4种应力比下温拌—再生改性沥青SMA混合料的疲劳寿命都高于旧沥青混合料.结论在降低拌合温度的情况下,温拌—再生沥青混合料的力学性能和路用性能可以满足规范要求.抗水损害和抗疲劳性能都得到了提高,冬季现场热再生施工期得到了延长.改性沥青SMA混合料的温拌—再生技术具有很广阔的应用前景.

不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能研究

目的研究在不同温拌剂、不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能,分析温拌剂和老化沥青对温拌再生沥青的性能影响.方法对不同温拌再生沥青的旋转黏度、动态剪切流变试验的高温性能及抗疲劳性能、弯曲梁流变试验的低温性能进行分析.结果随老化沥青掺量的增加,沥青的旋转黏度、车辙因子及疲劳因子升高,低温蠕变速率下降;降黏型温拌再生沥青A与普通再生沥青相比,黏度下降20%~30%,高温性能和抗车辙能力降低,其抗疲劳性能和低温性能均有不同程度的提高;表面活性型温拌再生沥青B与普通再生沥青相比,其黏度、高温性能和抗车辙能力基本不变,抗疲劳性能和低温性能略有提高.结论老化沥青提高温拌再生沥青施工温度和高温性能,降低其抗疲劳和低温性能.不同温拌剂对再生沥青的性能影响不同,应根据实际需要选择相应温拌剂.

基于BBR与FT-IR的沥青胶结料低温性能与抗老化能力分析

为了评价几类沥青胶结料的低温性能和抗老化能力,分别对3种具有代表性的沥青胶结料(基质90#沥青、SBS改性沥青和A型温拌沥青)进行了旋转薄膜烘箱老化(RTFO)和压力老化(PAV)试验。并对老化后的胶结料进行了低温弯曲梁流变仪试验(BBR)和傅里叶红外光谱试验(FT-IR)。试验结果表明:沥青的老化对低温性能有直接的影响,而且温度的降低使这种影响更加显著。BBR试验从不同角度分析验证了SBS改性沥青具有相对最优的低温性能,而温拌沥青则相对较差。长期老化沥青FT-IR试验结论与BBR试验规律具有一致性,证明了微观层面揭示的分子官能团的变化规律与宏观层面显现的低温性能具有良好的对应关系。

100%人工老化沥青的温拌再生结合料性能评价与化学特性分析（英文）

通过试验分析不同比例的再生剂和温拌剂对于温拌再生沥青的共同作用,对含有100%人工老化沥青的温拌再生沥青的性能与化学特性进行了分析评价.选用3种温拌添加剂与1种商业再生剂GST来再生人工的老化沥青.再生结合料的性能试验包括针入度、软化点以及旋转黏度试验,傅里叶红外光谱试验则用来探讨再生结合料的化学特性.性能试验结果表明,再生剂GST具有再生人工老化沥青的能力;由于再生剂与温拌添加剂的共同作用对于100%老化沥青的再生性能有很大的影响,因此选择两者的合适用量是再生100%老化沥青的关键.红外光谱试验结果表明,再生主要是一种调节化学组分的过程,而且随着温拌添加剂的加入,温拌再生沥青的红外谱图在化学官能图方面并没有发生明显的变化.

沥青路面黏弹性泊松比近似方法的比较

为了准确应用黏弹性泊松比分析沥青路面在车轮荷载作用下的动态响应,针对3种常用的黏弹性泊松比近似方法进行了比较研究.推导了这3种黏弹性泊松比(随时间变化泊松比、不可压缩泊松比和常数泊松比)的数值关系,进而建立了一种三维沥青路面黏弹性有限元模型,比较分析了不同温度、不同加载时间下,3种黏弹性泊松比近似方法对沥青路面横向正应力响应的影响.结果表明:不可压缩泊松比始终保持为0.5,适用于高温、低频加载条件;常数泊松比始终保持为0.1,适用于低温、高频加载条件;随时间变化泊松比在0.1～0.5之间变化,应用不受温度与加载模式的限制.采用正确的黏弹性泊松比近似方法对于流动性车辙的研究有重要意义.

基于MHN复数模量模型的沥青玻璃化转变温度确定方法

为了更方便地量化玻璃化转变温度,采用动态剪切流变仪测定了70#和90#基质沥青的黏弹性特征,并结合MHN复数模量主曲线模型,提出了用黏弹性参数直接计算玻璃化转变温度的方法.首先基于MHN模型,采用不同恒温条件下的动态剪切试验频率扫描数据,建立储能模量和损耗模量主曲线;然后计算损耗模量峰值位置的缩减频率,由WLF方程推导出玻璃化转变温度表达式.结果表明:MHN模型能准确地表征基质沥青的储能模量和损耗模量主曲线;由MHN模型确定的玻璃化转变温度随着参考频率的增大而升高.用MHN模型可以有效地确定沥青的玻璃化转变温度,计算值与温度扫描试验测定结果一致.

利用改进开窗转换法确定沥青离散松弛时间谱

为了精确地获得沥青胶结料的离散松弛时间谱,提出了一种改进开窗转换法的线性黏弹性材料函数转换算法.此方法可以用于离散延迟时间谱和离散松弛时间谱的相互转换.与开窗转换法相比,改进开窗转换法对于时间常数的设置更加精确,并且不会产生负数谱线.将改进开窗转换法用于一种传统非改性沥青的弯曲梁流变仪试验数据的离散延迟时间谱的转换,成功地确定了相应的离散松弛时间谱.经有限元模型验证表明,此离散松弛时间谱能很好地还原该沥青结合料的应力松弛特性.

用SHRP方法评价再生沥青性能

考虑到目前评价道路沥青的相关指标,如针入度、软化点、延度等的局限性,为了更好地反映再生沥青随荷载、时间和温度变化的流变学性质,应用战略公路研究计划(strategichighway research program,SHRP)方法对3种再生沥青的路用性能进行了评价,分别从高温稳定性、中温耐疲劳性和低温抗裂性3个方面进行了分析.结果表明,再生后的沥青具有良好的高温稳定性、耐疲劳性和抗裂性,其他路用指标达到了一定的路用要求.

沥青混合料板式试件的疲劳开裂规律

基于沥青路面分析仪疲劳试验,通过调整试件的宽跨比来增强试件尺寸对路面结构的代表性,研究沥青混合料板式试件的疲劳开裂规律.制备原状、短期老化和长期老化3种板式试件,用往复移动的试验轮加载,使对边简支的板式试件内产生双向弯拉应力,测量疲劳过程中的挠度变化,观察裂缝开展过程,测定试件破坏时的疲劳寿命.板式试件疲劳试验显示了具有初始局部缺陷的有限宽度板在双向弯拉应力下的开裂过程.板底裂缝既呈现出从下至上的垂直扩展,又在板底水平方向呈现出长度的增加.板式试件的裂缝发展、裂缝形态及挠度变化均有别于梁式试件.

基于一种新型蠕变试验仪的沥青蠕变性能

目的研究温度和应力水平对不同种类沥青蠕变性能的影响规律,促进黏弹性理论及其试验设备与方法在沥青试验测试中的应用.方法利用一种新型蠕变试验仪研究温度和应力水平对5种沥青蠕变总应变、蠕变回复率和蠕变劲度的影响.结果相同应力水平下,随着温度的升高5种沥青的蠕变总应变不断增大,蠕变回复率逐渐减小,蠕变劲度不断减小;20℃较低应力水平下,蠕变总应变与应力水平近似成直线关系,多数沥青的蠕变回复率随着应力水平的增加不断减小,各应力水平下的蠕变劲度曲线基本相同.结论添加SBS和橡胶粉改性剂可以有效减小沥青的总应变,并且提高弹性变形的比例,老化过程可以很大程度的改变沥青的蠕变性能,添加再生剂可以恢复沥青的黏弹性质;在双对数坐标轴下,5种沥青的蠕变劲度与时间具有比较好的线性关系,幂函数能够很好地表征沥青蠕变劲度与时间的关系.

沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析和结构设计方法综述

本文对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究 ,在总结当前国内桥面铺装结构分析主要方法的基础上 ,通过理论分析 ,提出了用有限元进行结构分析时 ,需要重点研究的几个问题 。

基于接触非线性的车-路耦合系统动力响应分析

采用四分之一车辆模型和三维线弹性沥青路面模型,借助ANSYS有限元分析软件,将车、路有限元模型通过接触单元联系在一起,进行了接触非线性瞬态求解。分析了车辆匀速行驶过一段路面时车-路耦合系统的动力响应特点。通过修改系统参数,计算分析了行车速度、路面平整度、基层模量、轮胎刚度、轮胎阻尼、悬架刚度、悬架阻尼等七个参数对车-路耦合系统动力响应的影响。最后分析了车-路耦合系统的共振问题。结果表明:在文章给定的路面结构组合下,最大纵向拉应力和最大横向拉应力均出现在基层和底基层结合处,容易导致疲劳破坏的产生;沥青面层层底剪应力是导致其破坏的主要原因;控制协调好车-路耦合系统中的各个参数,对提高路面寿命和行车舒适性有重要意义;车-路耦合系统的共振问题不容忽视。

“再生-改性”沥青性能研究

目的研究在再生剂和不同掺量改性剂作用下取得的"再生-改性"沥青的性能,为沥青路面再生-改性技术提供试验和理论依据.方法采用两种再生方案对老化沥青进行再生处理,对再生后的沥青进行针入度、软化点、延度、布氏黏度、动态剪切流变和弯曲梁流变等系列试验.结果采用添加再生剂方案再生的沥青其针入度、软化点、延度、车辙因子、临界温度、主曲线、劲度模量和蠕变速率与原样沥青非常接近;采用再生剂加改性剂的再生-改性方案可显著提升沥青的高温抗车辙和低温抗开裂的能力,且随着改性剂掺量的增加"再生-改性"沥青的高低温性能均逐渐增强.结论采用单一添加再生剂的普通再生方案可恢复沥青的高低温性能,采用再生-改性方案再生后沥青的高低温性能均显著优于原样沥青和普通再生沥青.