外因素作用下沥青路面坑槽修补界面缝疲劳特性试验研究

沥青路面坑槽修补块在投入使用后,其四周的界面缝在自然环境和行车荷载效应等外因素作用下易出现疲劳耐久性问题。为分析外因素作用下修补界面缝的疲劳特性,采用四点弯曲疲劳试验和拉拔试验,结合正交分析结果,确定最佳修补界面黏结方案;以温度、频率和应变水平等外因素作为影响变量,分析各因素对界面缝疲劳寿命的影响规律;基于Origin软件平台,构建外因素作用下的沥青路面修补界面缝疲劳寿命预估模型。结果表明:在最佳修补界面形式下,界面缝疲劳寿命随荷载作用应变水平的增加而降低,但不同荷载频率、不同温度时的界面缝疲劳寿命降低趋势不同;温度越高,界面缝疲劳寿命越低,且随温度升高,界面缝疲劳寿命降低趋势更快;在相同修补措施下,行驶车辆高速高频,则界面缝疲劳寿命越小;该文所建立的外因素综合作用下界面缝疲劳寿命预估模型精度较高,可用于类似路面修补工程的界面缝寿命预估。

基于ISS&SSDR的沥青路面层间疲劳寿命外因素综合影响预估

目前沥青路面层间疲劳性能的评估高度依赖于疲劳寿命,但现有层间疲劳寿命模型中考虑的因素不够全面,且层间疲劳模型与初始剪切模量之间缺乏关联性。本研究进行了4种外因素条件下(即:剪切应力幅值、温度、加载频率、压应力)的小梁四点剪切疲劳试验,获取了路面层间的初始剪切模量(ISS)与剪切模量衰变速率(SSDR),分别建立了ISS与SSDR的非线性多元回归模型,并综合ISS、SSDR双指标形成层间疲劳寿命Nf预测模型。结果表明:①各因素对层间ISS的影响排序为:温度>剪切应力幅值>加载频率>压应力;各因素对层间SSDR的影响排序为:压应力>温度>剪切应力幅值>加载频率;各因素对层间疲劳寿命的影响排序为:温度>压应力>剪切应力幅值>加载频率;②基于ISS与SSDR构建的层间疲劳寿命Nf的表达模型,实现了外因素综合作用下疲劳寿命Nf、ISS、SSDR三指标相互关联。研究成果为层间疲劳寿命预估提供一种新途径,为加强层间设计提供理论支撑。

超密实沥青混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展研究

为了研究低温地区超密实型沥青混凝土内部Ⅰ-Ⅱ复合型微裂纹扩展规律,基于Eshelby等效夹杂理论和最大周向应力断裂准则,建立了当复合型裂纹发生失稳型扩展时其内部微裂纹偏转角β与应力场之间的关系,并确定了扩展方向;建立沥青混凝土细观离散元模型,考虑沥青混凝土的黏弹性,分析了内部微裂纹β对复合裂纹扩展的影响规律.研究结果表明:对二维平面问题,β的变化主要引起裂纹在沥青混凝土中分布状态的变化,在极大程度上造成了沥青混凝土的宏观有效弹性模量和剪切模量在时域内的减小;在常荷载作用下,β的增大造成了宏观裂纹孕育和扩展历程的缩短,还致使复合型裂纹由Ⅰ型裂纹逐渐转变为Ⅱ型裂纹;β的增大不仅使裂尖域内应力场发生一定偏转,而且导致裂尖域内应力场和衰坏区的减小.

基于综合性能的OGFC沥青混合料配合比设计优化研究

目的研究集料级配、沥青用量、纤维掺量对排水式沥青混合料性能的影响,对排水式沥青混合料进行配合比设计,推广应用排水式沥青混合料.方法选取动稳定度、低温弯曲应变、渗水系数、疲劳寿命及冻融劈裂强度比作为性能评价指标,分析不同级配类型、沥青用量、纤维掺量对排水式沥青混合料性能的影响规律.再利用正交试验方法,并结合综合评分法,开展排水式沥青混合料配合比优化试验研究.结果排水式沥青混合料综合性能最佳的配合比方案:级配中值、沥青质量分数4.3%、纤维掺量0.2%,可有效提高排水式沥青混合料路用性能.结论试验得到了排水式沥青混合料的最佳配合比,可以为排水式沥青混合料配合比设计提供工程技术指导.

新旧沥青路面黏结界面处理方式对路面性能的影响试验

为研究新旧沥青路面黏结界面对修补路面性能的影响,采用含界面黏结缝的复合小梁以模拟修补后的新旧沥青路面,以界面黏结材料类型及用量、黏结面形式作为影响因素,分别进行了复合小梁的四点弯曲疲劳和拉拔正交试验。结果表明:①黏结面形式对复合小梁的疲劳寿命影响最大,黏结材料类型对复合小梁的界面黏结强度影响最大;②为综合提高复合小梁的疲劳寿命和界面黏结强度,建议最佳界面处治方案为:采用0.6kg/m^2的高黏弹改性乳化沥青均匀涂抹在倾斜角为30°的切割面;③即使采用结论②中的最佳界面处治方案,其复合小梁的疲劳寿命仍远远低于正常无缝路面。

基于压-直剪试验的沥青路面层间剪切疲劳特性

为探讨沥青路面在车辆荷载作用下的层间剪切疲劳特性,利用自主研发的压-直剪试验加载装置,对含层间界面的沥青混合料复合小梁进行层间压-直剪剪切疲劳寿命测试。通过改变3种环境温度(25℃、35℃、45℃)、2种黏层油用量(0.3、0.5 L/m^2)、5种剪切应力水平(0、0.03、0.06、0.1、0.2 MPa)及4种压应力水平(0.16、0.18、0.2、0.22 MPa)等试验条件,研究上述因素对复合小梁试件层间剪切疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:随着温度升高,在25℃~45℃区间,0.3、0.5 L/m2黏层油用量下的层间疲劳寿命平均降幅分别为47.12%、72.79%,黏层油用量较多时层间剪切疲劳寿命对温度变化更敏感;随温度升高,在相同温度梯度内,相对常温区间段[25℃,35℃)小梁层间剪切疲劳寿命的变幅大于相对高温区间段[35℃,45℃];随着压应力水平增大,层间剪切疲劳寿命也逐渐增大,但其增大趋势随着温度升高逐渐减弱,当温度为45℃、压力0.2 MPa时,层间疲劳寿命仅521.8 s;随着剪切应力增大,在25℃、35℃、45℃条件下,层间剪切疲劳寿命下降速率(分别为k1、k2、k3),存在k2>k1、k2>k3的关系,且常温(25℃)状态下剪切应力对层间剪切疲劳寿命的影响不明显,而高温(45℃)状态下层间剪切疲劳寿命整体水平较低,剪切应力增大时其层间剪切疲劳寿命衰减效果也不明显。

橡胶改性沥青纤维加强碎石封层抗污染试验研究和效果评价

橡胶改性沥青纤维加强同步碎石封层作为一种层间处置方式,具有强化沥青路面层间黏结、预防反射裂缝的作用。但是在层间界面受到污染的情况下,其是否仍然能够发挥作用,缺乏相应的研究验证。针对橡胶改性沥青纤维加强碎石封层,及两种应用场景(沥青面层与沥青面层之间,沥青面层与水泥稳定碎石基层之间),通过剪切强度试验和剪切疲劳试验对其在层间界面尘土污染、滞留水污染以及冻融循环作用下的性能衰变规律展开试验研究和效果评价。研究结果表明:0.5 mm厚度的界面尘土污染会导致层间剪切疲劳寿命下降95%,层间尘土污染程度需要控制在0.25 mm厚度以内;与不黏轮乳化沥青透层相比,橡胶改性沥青纤维加强碎石封层抵抗层间滞留水污染的能力更佳;冻融循环对层间性能的影响主要体现在前4次循环中,导致最大剪切应力下降40%,剪切疲劳寿命下降83%;研究对比了几种不同的制样方法和测试试验,提出了适用于层间界面污染效果的评价试验。研究结果可以为沥青路面施工技术和层间处置工艺提供参考。