沥青胶结料应变延迟恢复特性的动态剪切流变试验表征

沥青胶结料在中、高温条件下的变形恢复特性直接影响沥青混合料的抗车辙性能。传统的经验指标(针入度、软化点等)以及一些基于复数模量的力学性能指标在表征沥青的应变延迟恢复特性方面存在不足。本工作基于串联Maxwell模型和并联Kelvin模型所描述的力学行为差异及粘弹性力学参数的频率响应特征,提出了采用相位角频域曲线的斜率来表征沥青胶结料应变延迟恢复特性的方法。本研究综合分析了三种不同针入度水平的基质沥青和两种SBS改性沥青在30~70℃下的复数模量和相位角参数,发现相位角频域主曲线相比复数模量主曲线可以更清晰地反映不同类型沥青胶结料的粘弹力学特性差异。试验结果表明,SBS改性沥青的相位角并非如基质沥青随角频率增加单调降低,而是会在特定的温度、频率区间呈现增长趋势。此规律可用于表征沥青胶结料的应变延迟恢复特性,并用于评价材料在特定温度范围的抗车辙性能。

新型剪切阀式磁流变阻尼器设计程序及试验

目前针对磁流变液制成的磁流变(MR)阻尼器的研究已取得了很多成果,但在实际设计过程中仍缺乏参数可调便捷有效的设计程序。文章利用简化的设计方法,基于MATLAB中的人机交互图形化用户界面设计功能,编写便捷的剪切阀式MR阻尼器参数快速设计程序面板,利用ANSYS的电磁场分析模块对阻尼器进行了磁路有限元分析,预估了阻尼器的阻尼力和可调范围,并制作实体阻尼器对数值模拟进行验证。结果表明:采用所提程序设计的MR阻尼器能够满足磁路优化原则,制作对应的MR阻尼器性能测试表明磁感应强度的实测值与有限元分析结果基本一致,进一步证明了所提方法的有效性。

考虑刚度软化的磁流变减震装置设计与动态剪切性能试验研究

基于磁流变胶的剪切工作原理,将剪切型结构运用到阻尼器上,设计一种新型剪切式磁流变胶减震装置。并利用永磁体及线圈共同控制磁场强度,通电后线圈产生与永磁体相反的磁通,磁流变胶中的磁通密度得以改变,从而调节磁流变胶的等效刚度,实现阻尼力大小的变化。利用Ansys Electronics电磁软件对该磁流变胶减震装置的磁场分布进行仿真分析。采用单轴振动台对该新型磁流变胶减震装置进行了典型动态性能试验测试。结果表明:磁流变胶刚度随励磁线圈电流增强而降低,实现磁流变胶材料的刚度软化特性;激振频率、电流强度、羰基铁粉质量分数、剪切位移对磁流变胶等效刚度及等效阻尼具有显著影响。

用动态剪切流变试验评价硫磺改性沥青的高温性能

对两种基质沥青及其改性产品进行动态剪切流变学分析,并分别对硫化改性前后沥青的高温性能进行对比。结果表明,相对于传统的环球软化点方法,动态剪切流变学评价能够较好地反映沥青的高温性能,并且能够较好地反映出沥青硫化前后抗车辙性能和弹性性能的变化。沥青硫化改性后.弹性性能变好,抗车辙能力增强,使用寿命延长。

橡胶沥青的动态剪切流变试验分析

通过动态剪切流变试验,对路用橡胶沥青结合料的流变性能进行了分析。试验采用2种不同类型的基质沥青以及4种不同含量的胶粉制备成5种不同类型的橡胶改性沥青,使用动态剪切流变仪分别对原样、短期老化以及长期老化三种状态的试样进行了测试,分析了各粘弹性参数随橡胶沥青类型变化的规律。同时也对比分析了各种类型的胶粉改性沥青的高温抗车辙性能和抗疲劳性能。试验结果表明,橡胶胶粉含量在15%～21%范围内时,橡胶沥青的高温和中等温度下疲劳性能均随橡胶胶粉含量的增加而提高。

基于动态剪切流变试验的沥青高温性能研究

沥青结合料的高温性能对沥青路面的使用影响很大。文中通过对8种沥青结合料进行常规指标和RTFOT老化前后的动态剪切流变试验,采用性能指标对比分析方法,将试验所用沥青进行性能优劣排序。发现采用传统的指标体系难以准确描述沥青高温性能,而动态剪切流变试验确定的车辙因子能客观评价沥青的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能越好。

采用动态剪切流变试验评价沥青高温性能

沥青结合料的质量好坏直接影响到沥青路面的使用性能及使用寿命,通过对8种沥青结合料经PTFO老化前后进行动态剪切流变试验测定的车辙因子评价沥青结合料的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能就越好。

TLA改性沥青动态剪切流变试验方法及评价体系

为研究TLA改性沥青因灰分沉降导致的沥青常规指标离散性偏大的客观现象,分析了导致该现象的原因。针对该现象,提出适用于TLA改性沥青的动态剪切流变试验方法。结合TLA中灰分的填料作用和改性作用定量试验结果,提出TLA改性沥青动态剪切流变试验指标的修正系数。研究结果表明:沥青常规评价体系不宜用于评价TLA改性沥青;TLA改性沥青动态剪切流变试验试件制作之前一直保持搅拌状态、直至温度降至90℃的试验方法可避免灰分沉降对试验结果的影响;TLA改性沥青PG分级体系需在原有技术要求的基础上考虑扣除灰分填料作用(0.074)的影响。

高黏橡胶改性沥青制备及其流变性能研究

排水路面是促进可持续发展和建设海绵城市的有效方法之一,该文研究适用于排水沥青路面的高黏改性沥青,采用主要成分为SBS颗粒和高黏橡胶颗粒对基质沥青进行改性,通过正交试验,分别采用60℃动力黏度、软化点、针入度、延度、弹性恢复指标确定高黏橡胶改性沥青的最佳掺量。选择常用的TPS改性剂和XC改性剂作为对照组进行对比分析,利用弯曲梁流变试验(BBR)和动态剪切流变试验(DSR)对三种高黏沥青的低温抗裂性和高温稳定性进行分析和评价,结果表明根据正交试验获得的最佳配方所制得的高黏橡胶改性沥青性能优良,为高黏改性沥青在道路工程领域中的开发和应用提供有价值的参考。

EVA/EPDM共混改性沥青的动态剪切流变性能

采用ARES流变仪研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复配三元乙丙橡胶(EPDM)改性AH-70沥青的动态剪切流变特性,并与基质沥青的流变特性进行对比。结果表明,配比为5/1/100的EVA/EPDM/沥青抗车辙因子(G*/sinδ)在相同条件下较基质沥青明显增大,表明其具有良好的高温抗车辙性;配比为4/2/100的EVA/EPDM/沥青黏性成分与弹性成分的比值(tanδ)较基质沥青明显降低,黏弹比例随温度变化影响较小,表明其抗低温脆裂性能明显增强。

纤维沥青胶浆动态剪切流变参数与温度相关性研究

采用动态剪切流变试验,分析了纤维沥青胶浆动态流变参数与温度的相关性,以及不同动态剪切流变参数和不同纤维胶浆的温度敏感性。结果表明:纤维沥青胶浆的动态流变参数G*,G',G″,δ和G*/sinδ等指标与温度具有很好的相关性;各指标在低温区的温度敏感性要高于在高温区的温度敏感性;纤维沥青胶浆的温度敏感性与基质沥青相比明显降低,其中聚丙烯腈纤维胶浆的热稳定性较好;添加纤维后的沥青胶浆抗车辙因子G*/sinδ明显提高,表明抗流动变形能力显著增强。

粉砂质泥岩剪切流变特性试验分析

利用岩石剪切流变仪,对巫山县望霞乡望霞高陡斜坡粉砂质泥岩夹层进行剪切流变试验,通过剪切流变曲线可以看出,岩石具有明显的瞬时变形,且与正应力、剪应力水平密切相关.将剪切流变曲线划分瞬时剪切流变与稳态剪切流变2个阶段.通过试验数据,分析了岩石的平均剪切流变速率,表明在同一正应力水平条件下,岩石的平均流变速率与剪应力之间可以用υ=Aτ+B的正线性关系来表征.采用广义的Kelvin模型对岩石的剪切流变全程曲线进行拟和,拟和效果与试验数据吻合较好.

高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高温流变性能

为了研究高掺量胶粉-SBS复合改性对基质沥青高温流变性能的影响,以高掺量胶粉-SBS复合改性沥青为主要研究对象,首先通过三大指标和布氏旋转黏度研究了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青性能随胶粉掺量变化而变化的趋势;然后设计了6种试验方案,采用动态剪切流变仪探究了6种沥青的高温流变性能,并进行了比较详细的对比性研究。结果表明:高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高低温性能随着胶粉掺量的增加而增大,在胶粉掺量为42%时,可以同时满足良好的性能与施工要求;在高温流变性能试验中,与单一改性沥青相比,复合改性沥青的复数剪切模量(G*)、车辙因子(G*/sin(δ))、蠕变恢复率(R)得到明显提高,相位角(δ)和不可恢复蠕变柔量(Jnr)有一定程度的降低,具有更强的弹性性能、高温抗车辙能力、变形恢复能力和抗变形能力;随着胶粉掺量从21%增加到42%,胶粉-SBS复合改性沥青的弹性成分随之增多,变形恢复能力与抗变形能力更强,高温流变性能更好。

间歇性动态剪切作用下泥质夹层剪切流变特性

动力反复扰动作用是驱动岩体渐进失稳的重要影响因素,为研究爆破振动对岩体软弱结构面的影响,进行了动态剪切力间歇性循环作用下泥质软弱夹层的扰动流变试验,对比分析了试样的单纯剪切流变、单纯循环动态剪切和间歇性动态剪切作用下流变变形特征。研究表明,软弱夹层试样在流变过程中,受动态剪切力间歇性循环扰动时,若初始剪应力水平和动态循环剪切应力峰值均较低,动力扰动对试样流变过程可能无明显的影响。而若初始剪应力水平较接近其剪切强度时,微弱且长期作用的动力扰动也可以加速其流变变形过程。循环动态剪切间歇性扰动作用下试样最终发生流变破坏时,存在一应力状态门槛值,该值由静态剪应力和动态剪应力峰值之和确定。对于受泥质夹层等流变性软弱结构面控制且受爆破振动长期影响的岩质边坡,应进行瞬态动力稳定性和长期动力稳定性的综合评价。

短玻纤填充聚丙烯复合材料的动态黏弹性及剪切流变行为

研究了短玻纤填充聚丙烯(PP)复合材料的剪切流变行为,特别是纤维长度、纤维长度分布、纤维含量等因素对复合材料的黏弹性能的影响。结果表明,复合材料的稳态剪切黏度、储能模量和损耗模量随着玻纤含量的增加、玻纤长度的增加、玻纤长度分布的增加而提高,这与材料中纤维形成的结构松弛时间变长有关。

蓖麻油基生物沥青流变特性及水稳定性研究

为研究蓖麻油基生物沥青(castor oil-based bio-asphalt,COBA)的性能,选择3种不同生物油掺量(5%、10%、15%)的蓖麻油基生物沥青及70号基质沥青作为研究对象,采用软化点试验、延度试验、弯曲梁流变(BBR)试验、动态剪切流变(DSR)试验以及接触角水分敏感性试验等宏观试验对蓖麻油基生物沥青的高温性能、低温性能与水稳定性能进行评价。结果表明:高温条件下,蓖麻油基生物沥青的高温抗变形与抗车辙性能降低,流变性能提高;而低温条件下,蓖麻油基生物沥青的延展性与低温抗裂性能增强;并且生物沥青中的酸性化合物与硅质集料作用生成的羧酸等在聚集体界面累积并结晶,而在遇水后水解,黏附性削弱。均表现为生物油掺量越大,生物沥青性能变化越明显。

花岗岩冲击剪切力学行为的试验及数值模拟研究

为探究动态剪切荷载作用下岩石的力学特性,采用冲击直剪方法,对立方体花岗岩试样进行了不同正应力和冲击速度条件下的动态剪切试验。分析了花岗岩的冲击剪切变形演化过程,讨论了正应力和冲击速度对花岗岩剪切变形和破坏模式的影响。然后,采用颗粒流程序模拟了花岗岩的冲击直剪试验,从细观角度探讨了花岗岩剪切变形破坏的演化机制。结果表明,冲击剪切荷载作用下,试样剪切变形过程中正应力持续变化,剪应力峰值对应的正应力可达到初始值的数倍。得到了回弹型和断裂型两类剪应力−剪切位移曲线,随着初始正应力的增大,峰值剪应力增大,峰值剪切位移和最大剪切位移减小;随着冲击速度的增大,峰值剪应力和最大剪切位移均增大。花岗岩的断裂包含主断裂面和多条翼裂纹,随正应力和冲击速度的增大,花岗岩的轮廓由起伏变得平直,断裂面由粗糙变得平坦,这与断裂后的摩擦滑移有关。花岗岩试样的起裂源于内部,并沿剪切方向扩展至试样边界,起裂方向与剪切面的夹角与接触力集中区的倾角一致。该研究可为岩石的动态剪切力学参数测试提供新的方法参考,也有助于揭示岩石冲击剪切断裂的动力诱灾机制。

正弦激励下磁流变阻尼器动态特性试验分析

针对设计的磁流变阻尼器进行了正弦激励下的阻尼器动态特性分析,根据阻尼力与位移曲线、阻尼力与时间曲线分析了影响阻尼力的影响因素,其中磁流变阻尼器采用改进的Bouc-Wen模型,通过试验分析了阻尼器的动态特性。结果表明:阻尼器输出阻尼力受激励振频率、电流等因素影响,具有可控性。

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,其动态力学性能受磁场控制,可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0～700mT磁感应强度范围内,使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明,在700mT磁感应强度下及羰基铁粉质量分数为75%时,所制备的磁流变弹性体的共振频率相对变化率可达到30%,具有较好的频率可控特性,同时,其动态剪切模量最大相对变化率可以达到67%,达到了磁场控制剪切模量的目的。

纳米SiO2对水泥剪切强度及浆液流变性质影响的试验研究

为了研究纳米SiO2对水泥剪切强度及流变性质的影响,针对水灰比1.0和3 d养护时间下的不同水泥试样开展了一系列不同法向应力条件下的直剪试验,研究了纳米SiO2颗粒对试样的剪切行为及剪切强度参数(剪切强度、黏聚力、内摩擦角)影响规律,以及减水剂对浆液流变性质的影响规律。结果表明:水泥结石体试样随着剪切位移的增大,剪切应力逐渐增大,直至达到峰值应力,之后表现为应变软化阶段;添加纳米SiO2后,结石体试件的黏聚力和内摩擦角分别提高了8.2%和4.1%。添加纳米SiO2的浆液黏度明显增加;通过添加1.5%含量的减水剂,可以显著提高含纳米SiO2浆液的流动性,从而获得具有高流动性和渗透能力的浆液。