分层变模量下的沥青路面车辙预估模型

为建立分层变模量下沥青路面车辙预估模型,修正动态模量变化引起沥青路面永久变形预估的偏差。根据沥青混合料动态模量试验和室内三轴动态蠕变试验,验证沥青混合料动态模量(|E^(*)|)与其抗高温变形能力的相关性;采用Abaqus有限元软件分析不同时间沥青路面随深度、温度的动态模量和竖向压应力变化规律,提出各亚层在不同动态模量下的竖向压应力修正因子(m);根据“亚层变形叠加”思想,运用SPSS软件回归分析,建立包含温度、沥青层厚度、竖向压应力、修正因子和荷载作用次数等因素的分层变模量沥青路面车辙预估模型。结果表明,建立的车辙预估模型可更为准确地预估沥青路面的永久变形,可将中、下面层车辙预估精度分别提高6.03%和10.34%,沥青层整体提高5.19%。

沥青路面冷再生试验路车辙变形的时空分布

为了揭示冷再生沥青混合料在结构中的力学行为,为道路维修养护中的结构设计提供依据,研究依托山东省某高速公路试验路的冷再生沥青路面结构及其中传感器监测数据,分析冷再生结构层在行车荷载作用下的动态响应特点及规律。依托实测温度场数据,构建黏弹性有限元仿真模型,分析了冷再生沥青路面结构车辙的分布规律。结果表明:对于试验路结构的冷再生沥青混合料层,行车速度与结构内部应变响应持续时间呈幂函数关系,在60~80 km/h的速度下,其结构层内部的力学响应频率接近10 Hz;在路面设计时,冷再生层可取其在20℃、10 Hz下的动态模量作为结构模量;对于冷再生沥青试验路结构,其一天中逐小时车辙量的分布主要与交通量相关,一年中的月车辙量的分布主要与温度相关,其中,一年之内的车辙累积主要发生在5—10月,冬季期内发生的车辙量几乎可以忽略不计;为避免由于结构层厚度增加导致过高的车辙预估量,需在计算沥青混合料层永久变形等效温度时对沥青层的厚度进行限制;此外,在高温条件下,相较于动态模量的改变,控制上、中面层沥青混合料在40~45℃左右的塑性变形发展速率对于减小路面永久变形的累积具有更为显著的作用。

基于塑性活化能的沥青混合料抗车辙性能优化

为了解决目前沥青混合料抗车辙性能评价指标的不足,实现沥青混合料抗车辙性能的优化,依托城市道路大中修项目,采用离散元模拟和塑性活化能(E a)评价相结合的方法从级配设计角度对试验路段进行抗车辙优化,其中,重点介绍了塑性活化能相关的理论,并给出E a指标的试验确定和计算方法。研究过程中,首先通过虚拟蠕变试验确定优化级配,然后对优化级配和原设计级配的沥青混合料进行室内蠕变试验,包括浸水和不浸水,20℃和40℃,有损(300 kPa)和无损(25 kPa)条件下分别进行试验。同时基于理论计算各自E a大小,分析结果表明优化级配有着较高的E a。最后为了进一步验证该方法的有效性,采用原设计级配和优化级配的沥青混合料分别进行试验路铺筑,并观测车辙变形情况,对比结果表明优化级配路段抗车辙性能更好,与E a指标评价结果一致。

基于Jamming转变理论的沥青路面车辙演化机制

沥青路面宏观车辙其实质是混合料细观结构演变的结果,为了深入理解路面车辙流变行为的发展过程,基于颗粒物质Jamming理论开展了沥青混合料车辙演化机制研究。采用图像处理技术构建了沥青混合料细观结构模型,基于时-温等效原理开展了车辙仿真测试,分析了车辙变形过程中混合料宏细观结构的变化特征,探究了沥青路面Unjamming转变行为的影响规律与车辙演化机制。结果表明:Jamming理论可以很好地解释沥青路面的车辙演变全过程,车辙深度与沥青混合料颗粒的堵塞程度密切相关;随着加载时间和作用荷载的增加,混合料Jamming堵塞程度增大,车辙深度和面积分数也逐渐增加,并最终趋于稳定,颗粒体系Jammed态的转变受到了沥青砂浆和集料骨架共同作用的影响;随着测试温度升高,试件内部颗粒位移和位移差增大,混合料Jamming堵塞程度降低。沥青路面颗粒体系由稳定的Jammed态转变为不稳定的Unjammed态,是诱导路面车辙和泛油病害发生的内因,研究结果实现了Jamming理论在非晶体系中的应用,为深入理解沥青混合料的车辙演变行为提供了一种新的研究思路。

聚酯纤维与抗车辙剂对沥青混合料路用性能的影响

为探究聚酯纤维与抗车辙剂复合掺加条件下的沥青混合料性能改良效果,设计室内试验,分析单掺聚酯纤维、单掺抗车辙剂以及复掺聚酯纤维与抗车辙剂等条件下沥青混合料的抗疲劳性能、水稳定性能、低温性能及高温性能。试验结果显示:相较于单掺聚酯纤维、单掺抗车辙剂组沥青混合料,复掺聚酯纤维和抗车辙剂组的沥青混合料具有更强的高温性能、低温性能和抗疲劳性能,但低温性能和抗疲劳性能相较于单掺聚酯纤维组的提升幅度较小,且疲劳寿命对应力比的敏感性较低。复掺组沥青混合料的水稳定性和单掺组的相比没有明显差异。

半刚性基层沥青路面车辙等效温度

为准确预测沥青路面服役期间的车辙深度,简化预测流程,基于温度场预测模型和车辙预估模型计算10个地区半刚性基层沥青路面的车辙等效温度,分析了面层厚度和地区因素对等效温度的影响,建立了考虑深度、年平均气温和年降雨量的预估模型,对模型进行了全面的检验。结果表明,面层厚度只对0.5 cm深度处的车辙等效温度有显著影响,地区对各亚层的车辙等效温度均有显著影响;基于车辙等效温度沿深度的分布特性,提出了外延性和稳健性较好的模型;结合地区修正因子,建立了考虑地区差异的车辙等效温度模型。与国内外已有的模型相比,建立的车辙等效温度模型对于不同的设计条件、材料和交通量具有更好的适用性。

路用环氧无车辙沥青路面在重载普通国省道路的应用研究

针对普通国省道路交叉口由于重载车辆激增、交通量集中等原因而导致的车辙顽疾,结合311国道徐州铜山区三堡至大彭段建设工程,提出一种新型路用环氧无车辙沥青路面材料,并开展试验段研究,以提高沥青路面的抗车辙、抗推移性能。与改性沥青混合料SMA-13相比,路用环氧无车辙沥青混合料NRSMA-13具有卓越的高温稳定性,施工工艺简便,全过程仅增加路用环氧改性剂添加环节,不改变传统工艺流程。工后,路面平整、无油斑,铺装施工合格率100%,混合料60℃稳定度23.5 kN、60℃动稳定度17758次/mm。可为后续类似工程应用提供参考。

沥青路面车辙形成机制及影响因素研究

【目的】为了探究沥青路面车辙病害的早期分布特征、明确其形成机理、优化路面结构设计、提升路面使用寿命,以湖南省某市的市政道路为背景开展相关试验与数值仿真研究。【方法】实地调研分析市内道路不同路段车辙病害的分布规律,并基于有限元软件构建了沥青路面数值仿真模型,研究刹车过程的沥青路面力学行为及主要控制参数对车辙病害的影响规律。【结果】城市道路的公交站、交叉口附近30 m范围内路段车辙病害明显,红灯时长与车辙深度呈正相关,等待时间越长车辙越深;不同车道车流连贯性的差异,公交站或交叉口车辆频繁减速、制动,导致车轮荷载在路面上的作用时长增加,成为该类路段车辙病害严重的主要原因。【结论】在城市道路沥青路面设计时,应对公交车站、交叉路口30~50 m范围内路段进行单独设计,提高结构层的强度、形变控制指标,以减少车辙病害的产生。

市政道路橡胶沥青改性剂加固性能试验分析

为提升市政道路的路用性能以及延长其使用寿命,文中分析了道路施工用橡胶沥青改性剂加固混凝土的高温性能和水稳定性能。结果表明,随着载荷以及温度的增加,沥青混合料的车辙深度不断增加,沥青混合料的动稳定度不断降低;沥青混合料的未冻融劈裂抗拉强度-载荷强度曲线呈现为先稳定后降低再稳定的变化规律;冻融劈裂抗拉强度-载荷强度曲线呈现为先缓慢降低再快速降低后缓慢降低的变化规律。橡胶粉改性沥青的高温性能及水稳定性能最佳且随着橡胶粉目数的增加而不断降低。

高模量与低掺量环氧沥青在交叉口路面中的应用研究

交叉口路面因频繁制动、交通量大等原因导致车辙、推移病害严重,依托南京市高淳某国道交叉口路面改造工程,提出一种无车辙路用环氧沥青路面铺装结构,开展试验段实施与研究,对比传统铺装方案关键技术指标,并介绍相应的施工工艺。高模量与低掺量环氧沥青路面铺装结构工后效果良好,可有效保证国道交叉口路面铺装的质量,提高驾驶者的行车安全和舒适性。

城市道路工程中半柔性抗车辙路面技术研究

为了提升城市道路工程的耐久性和行车安全性,本文通过介绍半柔性抗车辙路面技术的结构设计、施工流程、封边处理与水泥基灌浆灌注等关键技术环节,分析了该技术在抗车辙性能、平整度保持以及使用寿命延长等方面的优势。同时,本文提出了针对半柔性路面施工过程中的质量控制要点和性能监测方法,为工程实践提供了理论支持和技术指导。研究结果表明,半柔性抗车辙路面技术能够有效提高城市道路的使用性能,减少车辙等病害的发生,具有广阔的应用前景和推广价值。

不同种类沥青混合料抗车辙性能研究

为提升沥青路面抗车辙性能,通过车辙试验对常用抗车辙材料(SBS改性沥青混合料、半柔性沥青路面材料、掺加抗车辙剂沥青混合料)进行室内试验分析,并对3种沥青混合料进行高温稳定性能、水稳定性能及低温性能等路用性能试验。结果表明,采用半柔性沥青路面材料与掺加抗车辙剂沥青混合料可显著提高沥青路面的抗车辙性能,老化后半柔性沥青路面材料抗车辙性能优于掺加抗车辙剂沥青混合料;半柔性沥青路面材料的抗水损坏性能较优,但是,半柔性沥青路面材料的低温弯拉应变指标略低于规范值,掺加抗车辙剂沥青混合料低温性能优于半柔性沥青路面材料。研究结果为不同应用场景下沥青路面提升抗车辙性能提供思路。

土工合成材料加筋沥青混合料抗车辙性能研究

文中通过室内试验研究不同加筋方案下土工合成材料对沥青混合料的加筋效果。从弹性力学的平衡原理与变形协调原理出发,考虑加筋边界条件的影响,推导土工合成材料在沥青层中的加筋约束力,并根据加筋约束力的影响因素(土工合成材料的种类、加筋边界条件及加筋层的位置)设计出12种加筋方案。根据上述加筋方案制备沥青混合料加筋试件并进行车辙试验。结果表明,土工合成材料加筋在车辙试验中能够抑制循环轮载作用下沥青混合料的竖向永久变形,提升车辙动稳定度。同等条件下,土工格室加筋后的抗车辙性能远优于土工格栅,设置SBS改性沥青黏结层的抗车辙性能略优于设置环氧改性沥青黏结层且均优于未设黏结层情况,中层加筋时的抗车辙性能优于下层加筋。

PR抗车辙剂在高速公路路面养护中的运用探究

随着交通运输领域的快速发展,PR抗车辙剂作为一种广泛应用于高速公路路面养护的技术,具有填充裂缝、增强黏结力、延长路面使用寿命等优点。基于此,探究PR抗车辙剂在高速公路路面养护中的运用,包括其原理、优点、应用案例以及未来发展方向。通过深入研究和实践,为高速公路路面养护工作提供有力依据和指导。

胶粉石油树脂复合改性沥青抗车辙性能研究

为研究石油树脂对胶粉改性沥青抗车辙性能的影响,设计了不同胶粉和石油树脂改性剂掺量,制备了胶粉石油树脂复合改性沥青,考虑了未老化和短期老化两种沥青老化状态,分别测试了复合改性沥青的剪切流变特性和蠕变恢复特性。研究发现,随着胶粉含量的增加和石油树脂的掺入,复合改性沥青的抗车辙性能持续得到改善,同时方差分析结果也证明了其改善效果。相比基质沥青,复合改性沥青车辙因子值的提高幅度最高可达近5倍,蠕变恢复率的提高幅度最高可达近10倍。因此采用这两种改性剂生产的沥青材料可保证路面在高温下不易发生车辙。根据多重应力蠕变恢复试验结果,较高的胶粉掺量在弹性性能方面具有更好的抗车辙性。进一步添加石油树脂也会显著降低不可恢复蠕变柔量值。虽然石油树脂的掺入对改性沥青的蠕变恢复率并没有明显的积极影响,但考虑到一些潜在的试验误差,在试验层面总体上可认为石油树脂能够有效改善沥青弹性性能。

抗车辙剂在城市主干路沥青路面施工中的应用研究——以栖霞区马高路北延道路建设工程为例

为解决城市道路的车辙问题,节约养护维修成本,延长道路使用寿命,围绕抗车辙剂作用机理、抗车辙沥青混合料配合比设计以及施工工艺等方面展开了抗车辙剂在城市主干路沥青路面施工中的应用研究。研究结果表明:抗车辙剂的加入可以有效改善沥青混合料的高温抗变形能力;路面长期性能跟踪观测结果显示,掺加抗车辙剂的沥青路面具有更小的车辙深度以及更好的长期服役性能。抗车辙剂将在我国城市道路中具有广阔的应用场景。

高模量低标号沥青混合料的设计及应用

针对高速公路的车辙问题,运用硬质沥青技术开发一种综合性能优异的高模量沥青混合料,并对其路用性能指标展开研究。结果表明:采用低标号沥青胶结料可以获得耐久性高模量沥青混合料;采用低标号沥青的混合料在显著提高其高温性能的同时,其低温性能、抗水损害性能没有降低,能够满足路面设计及施工的各项指标要求;高模量沥青路面实体工程的铺筑与现场检测,进一步验证了高模量沥青混合料具有较好的抗变形能力和高温稳定性,同时也可取得较高的经济效益和社会效益。

OGFC-10排水型沥青路面设计及应用

文章采用CAVF体积法,开展OGFC-10沥青路面设计与应用,重点对配合比优化设计、高黏沥青的施工温度区间及施工碾压技术要点展开了分析,评估试验路段的施工质量及路用性能。结果表明:OGFC10的空隙率一般为19%左右,铺筑后路面表观平整均匀,构造深度较大、排水良好、抗滑和抗车辙效果显著。

高模量橡胶改性沥青及其混合料性能研究

高模量沥青及其混合料是解决沥青路面重载交通及长大陡坡路面车辙等问题的重要工程材料。采用活化橡胶颗粒制备的橡胶改性沥青具有优异的高低温性能及抗车辙性能。本文分析了克炼30#A级和克炼50#A级低标号硬质沥青、克炼70#A级沥青及橡胶改性沥青性能,并采用两种级配类型(ATB-25和SUP-20)来评价其高低温性能及水稳定性能。结果表明,橡胶改性沥青PG分级为76-28,在相同温度下,橡胶改性沥青复数剪切模量及车辙因子最大;随着温度的降低,四种沥青的蠕变劲度均显著增大,但橡胶改性沥青的增大趋势最慢,橡胶改性沥青的m值最大;两种级配类型下,橡胶改性沥青具有最大的动稳定度及弯曲劲度模量,同时有较好的水稳定性能。

长大纵坡路段沥青混合料设计研究

车辙损坏是长大纵坡路段沥青路面常见的损坏类型,这对沥青混合料的高温稳定性提出了更高的要求。依托多哥壹号公路改建工程,对长大纵坡路段基于抗剪性能的沥青混合料设计进行了研究。首先根据现场调研情况,对同济大学车辙预估模型进行标定,使之适用于多哥壹号公路工程,进而结合路面容许车辙深度,给出沥青层混合料所需的抗剪强度要求。以此为依据,设计了AC13-1、AC13-2、Sup13-1、Sup13-2和SAC13五种级配。通过单轴贯入抗剪强度试验和车辙试验,优选出高温性能较优的级配,并检验其他路用性能。试验结果表明,基于工程所用原材料,Sup13-2级配的抗剪强度最高,其他路用性能也均满足要求,可作为壹号公路的施工级配。