基于三轴重复加载蠕变试验的温拌胶粉改性沥青混合料高温性能研究

为研究温拌沥青混合料中橡胶粉目数及温拌剂对胶粉改性沥青混合料高温性能的影响,进行了温拌前后不同目数的胶粉改性沥青混合料在40℃、50℃、60℃下的三轴重复加载蠕变试验。试验结果表明,较高温度、较小应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次之,热拌60目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@60M)性能略差,热拌混合目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@CM)性能最差;高温、大应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次之,热拌混合目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@CM)性能略差,热拌60目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@60M)性能最差。根据蠕变试验结果拟合出基于改进的Burgers模型的黏弹参数,从黏弹参数角度进一步解释温拌前、后不同目数的胶粉改性沥青混合料高温性能的变化规律。

基于重复加载蠕变试验的沥青混合料高温稳定性能研究

为了研究车辙随温度和应力改变的变化规律,对AC—13、AC—16和AC—20三种不同级配沥青混合料,在三种温度下进行重复加载蠕变试验,提取多种反映沥青混合料高温变形性能的力学参数,并进一步分析了这些参数在不同温度水平下的变化规律。研究结果表明,随着温度的增加,劲度模量、流动次数和斜率表现出一定的规律性,而永久变形没有明显的规律性;加载应力为0.7MPa、温度为60℃时,劲度模量、流动次数和斜率对于三种不同的混合料区分度最大。

路基粉土动态回弹模量试验与预估模型研究

对不同含水率和压实度下的路基粉土进行动态回弹模量试验,结果表明:动态回弹模量随着围压的增大而增大,随着偏应力的增加而减小,其受围压的影响更为显著;随着含水率的增大而减小,随着压实度的增大而增大,受含水率的影响更为显著。最后采用物性指标参数塑性指数、含水率、压实度和力学指标参数CBR指标,建立路基粉土动态回弹模量预估模型。

三轴重复加载永久变形试验研究

考虑沥青混合料在不同温度条件下的车辙情况,充分模拟路面的实际受力情况,进行四种不同级配沥青混合料(分别为GAC-13、GAC-20、GAC-25和ATB-25)三轴重复加载永久变形试验,分析和研究沥青混合料在标准轴载0.7MPa与不同温度水平作用下的流动变形特性,并将三轴试验与车辙试验的结果进行比较。目的在于提出能够有效评价沥青混合料高温性能的指标。

高温重载条件下沥青混合料的蠕变试验研究

在4种应力水平、3种温度水平和2种空隙率水平下进行了沥青混合料的重复加载动态蠕变试验,得出了其永久变形与荷载作用次数关系曲线及竖向和横向流动数、竖向塑性应变、竖向塑性弹性应变比等永久变形参数.研究表明,重载车辆对沥青路面产生的高接触应力加剧了其横向流动失稳变形的发展,加速了车辙的产生;车辆轴载增大对沥青路面产生车辙的影响要大于温度变化的影响.

细粒类路基土动态回弹模量试验与本构关系模型

选用砂土、粉土和黏土三种具有代表性的路基土,对不同含水率和压实度下的路基土进行动态回弹模量试验。结果表明:动态回弹模量随围压的增大而增大,随偏应力的增加而减小,受围压的影响更为显著;随含水率的增大而减小,随压实度的增大而增大,受含水率的影响更为显著。采用美国路面结构力学——经验法设计指南所推荐的模型形式为基础,选用塑性指数、CBR、含水率、压实度、偏应力和围压等作为考虑因素,建立了具有较高精度和适用性的路基土动态回弹模量预估模型,可为沥青路面结构设计及路面结构的非线性分析提供参考。

沥青混合料蠕变劲度模量的静态和动态响应

采用静态和动态蠕变试验研究了沥青混合料在级配、油石比、温度和加载等条件变化时蠕变劲度模量的静、动态响应.所用级配为AC13和AC25,并用正交试验确定出最佳级配和油石比.结果表明,级配的微小变化就能显著影响沥青混合料静、动态蠕变劲度模量;在最佳油石比上增减0.15%时其影响不明显,但变化幅度较大时则影响增大;试验温度升高将迅速降低静、动态蠕变劲度模量;随加载水平增加,静态蠕变劲度模量降低但动态蠕变劲度模量增加.此外,在相同加载水平下,静、动态蠕变劲度模量相关关系较好.

压实黄土动态回弹模量的试验研究

通过室内重复加载三轴试验,研究了影响压实黄土动态回弹模量的主要因素及其规律.研究结果表明:回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随偏应力和含水量的增大而减小,且在含水量和压实度一定时,回弹模量存在着一定的应力依赖关系.在此分析基础上,采用3参数复合模型,以体应力和剪应力为变量,回归得出压实黄土在不同含水率和压实度下的回弹模量预估模型,并将模型参数与土样物性参数之间建立了线性回归模型,拓宽本研究成果的应用范围.

路基土动态回弹模量室内试验加载序列的确定

采用多层弹性体系理论计算分析了我国沥青路面路基土的受力水平,对国内139个实际路面结构进行了计算统计,并据此确定了路基土室内三轴重复加载试验的加载序列,为改进回弹模量室内试验方法提供了参考。

沥青混合料蠕变特性试验研究

针对五种沥青混合料组成的沥青路面结构,采用三轴重复加载永久变形试验对沥青混合料的流变特性进行了试验研究,根据试验结果,利用多元非线性回归方式获得基于Bailey-Norton模型的沥青混合料的高温蠕变参数,研究结果为沥青路面结构与材料的高温变形设计提供理论支撑。

重塑黄土动态回弹模量依赖性分析及预估模型

为明确重塑黄土动态回弹模量的应力依赖性,借助室内重复加载三轴试验,研究了在16种应力路径、3个压实度和4个含水量状态下黄土动回弹特性.试验结果表明:含水量越高时偏应力和围压影响较体应力显著,含水量越低时偏应力和体应力影响较围压显著.低偏应力条件下,含水量对低压实度黄土的回弹模量影响显著,反之高偏应力条件下含水量则对高压实度黄土回弹模量影响显著;回弹模量在含水量大于等于最佳含水量时,受偏应力和体应力影响显著,而在含水量小于最佳含水量时受偏应力和围压影响显著.鉴于此,提出以Ni模型为基础,在不同湿度阶段采用不同的应力控制参数的两阶段动态回弹模量预估模型,从而精准表达黄土路基性能参数.

路基室内外动态模量换算关系研究

对黏性土、砂性土和土石混填3种路基填料进行了现场落锤式弯沉仪测试、便携式落锤弯沉仪测试和动力锥贯入仪测试以及室内重复加载试验,建立了3种路基填料现场检测指标彼此之间的回归关系,分析了室内动态模量MR随含水率变化的规律,并建立了二者之间的回归关系,最后通过现场测试的含水率,建立了室内外动态模量之间的经验关系。研究表明:黏性土、砂性土和土石混填路基填料现场动态模量EP、EF和平均贯入比率DP彼此之间存在良好的双对数回归关系,3种路基填料的室内动态模量与含水率具有良好凸型抛物线回归关系,现场检测指标与室内动态模量也存在较好的回归关系。

沥青混合料重复加载三轴永久变形试验研究

采用SPT沥青混合料简单性能试验仪进行了重复加载三轴永久变形试验,选取了4种级配的沥青混合料(两种用SGC设计,两种用马歇尔设计)室内成型试件,以及车辙部位和无车辙部位的路面芯样,并进行了动稳定度对比试验。得出如下结论:沥青混合料的三轴重复加载永久变形量受混合料的级配、油石比、粉胶比、空隙率等因素的综合作用影响,不能简单以级配的粗细或者混合料的设计方法去评价混合料的三轴重复加载永久变形量。现场芯样的三轴重复蠕变试验与现场的车辙情况完全吻合。建议采用εp@5000作为重复加载永久变形的一个评判指标。

一种新的沥青混合料高温性能试验方法研究

沥青混合料高温性能的试验方法很多,但都具有一定的局限性。SPT动态重复荷载试验能很好地反映沥青混合料在三相压力作用下的剪应力分布规律,但不能模拟实际路面的被动变围压受力情况;单轴贯入试验虽然能模拟路面剪应力变化规律,但是不能快速的得到c、Φ值。提出的局部加载既能模拟实际路面提供的变化围压又能测量出应力、应变,经研究认为流动数(Fn)和稳定变形期斜率倒数(RS)可作为局部加载的评价指标。最后通过有限元数值模拟,局部加载试验内部提供的侧向主应力(S11)和路面荷载作用下S11基本相等,为150 kPa。

多序列重复加载试验表征排水沥青路面抗永久变形能力

考虑到实际排水沥青路面全厚度结构的温度场和交通荷载轴载作用,提出一种改进的多序列重复加载实验方法。研究表明可通过对复合流变次数、第二阶段蠕变发展速率及敏感性曲线进行分析,评价不同排水沥青路面结构的高温抗永久变形能力。根据不同路面结构的复合流变次数和第二阶段蠕变发展速率,高温抗变形的能力由劣到优依次为三层排水路面、双层排水路面、单层排水路面;根据敏感性曲线分析,单层排水路面对重载交通敏感性较小,而双层和三层排水路面对重载交通具有显著的敏感性;添加纤维的单层排水沥青路面高温性能和传统密级配路面结构相当。通过对不同排水性路面的累计标准轴载作用次数分析表明,单层排水路面可用于重交通等级的道路,双层和三层排水路面更适用于中等交通等级的道路。

改性乳化沥青冷再生混合料高温性能研究

为了扩大冷再生混合料的应用范围,对比SBR改性乳化沥青冷再生混合料和普通乳化沥青冷再生混合料的高温性能,采用多序列重复加载动态蠕变试验,基于comsol模拟的芜合高速路面结构实际温度场,从复合平均应变率、复合蠕变刚度模量评价指标和蠕变曲线来评价乳化沥青冷再生混合料高温性能.研究结果表明:SBR改性后的改性乳化沥青冷再生混合料的复合蠕变速率与两种热料接近,远小于普通乳化沥青的3.52με/次,改性乳化沥青冷再生混合料具有良好的抗车辙性能;在整体结构中,改性乳化沥青冷再生混合料作为中面层,具有很好的抗变形能力;改性与普通冷再生混合料作为下面层也有较好的高温稳定性.

间断级配橡胶沥青混合料抗车辙性能

采用我国现行车辙试验、重复加载蠕变试验、动态模量试验等室内试验和工程验证,通过对比间断级配橡胶沥青混合料ARAC13与苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物改性沥青(SBS改性沥青)混合料SMA13的性能指标,研究ARAC13的抗车辙性能.室内试验结果表明,在初期压密阶段,ARAC13压缩变形大、模量低;初期压密以后,ARAC13模量增大,抗车辙能力增强.我国现行车辙试验不能模拟围压作用下沥青混合料的压密过程,不能反映ARAC13混合料抗车辙性能在压密前后的变化;重复加载蠕变试验可以反映其性能变化.4年的工程应用表明,重复加载蠕变试验2 000次后的应变次数曲线斜率可以用于评价ARAC13的抗车辙性能,ARAC13的抗车辙性能优于对比的SMA13.

山西省路基动静态回弹模量相关关系研究

中国一般采用路基静态回弹模量作为道路结构设计的参数,然而由于车辆荷载作用下的路基为动态力学响应,因此采用静态回弹模量并不符合路基的实际运营状态。由于中国试验条件的限制,大规模地进行路基动态回弹模量测试并不可行。因此建立路基动静态回弹模量之间的关系具有十分重要的意义。该文以山西省为例,通过理论分析和室内外试验建立了山西省路基动静态回弹模量之间的相关关系,结果表明:不论室内还是现场环境下,动静态回弹模量均有较好的幂函数相关关系。

沥青路面交叉口高温稳定性关键指标分析

为更准确评价道路交叉口沥青路面材料的高温稳定性,对标准动态蠕变试验的加载模式进行改进。在考虑交叉口特殊交通荷载环境的基础上,提出常速行驶、减速行驶、低速行驶和停止4种驾驶行为的加载方式。通过改进型动态蠕变试验,对4种不同沥青混合料的高温蠕变指标(流变次数Fn和流变速率Cr)进行分析。结果表明:从常速加载模式到停止模式,4种沥青混合料的Fn均下降且Cr均上升,说明在低速行驶或停止加载模式下,沥青混合料更容易发生蠕变损伤;在不同加载模式下,高强改性沥青混合料均表现出最高的Fn和最低的Cr,说明高强改性沥青在复杂交通荷载环境下的高温稳定性最好;添加纤维对提升沥青混合料的高温稳定性具有积极作用;不同加载模式对沥青混合料高温稳定性的区分度存在差别。考虑道路交叉口的特殊性,可采用条件更为苛刻的低速行驶或者停止加载模式进行材料室内设计。

压实稳定粉土路基强度特性研究

采用承载板法和重复加载三轴试验探究某压实稳定粉土路基在最佳含水量、4种压实度下的回弹变形特性,分析了压实稳定粉土路基动态回弹模量与强度指标CBR的相互关系。重复加载三轴试验方法采用参照我国现行路基设计试验方法的三轴重复加载试验方法。研究得出:压实稳定粉土路基动态回弹模量与CBR和压实度呈双参数幂函数关系。