就地热再生沥青混合料间接拉伸疲劳性能研究

为了系统评价就地热再生沥青混合料疲劳性能,应用简介拉伸试验评定了不同应力比、不同温度及空隙率下的就地热再生沥青混合料疲劳性能,研究结果表明:随着应力比水平从0.3逐渐升高至0.5,沥青混合料疲劳寿命呈指数形式逐渐降低,且对传统的单对数疲劳方程呈现较好的相关性;空隙率每增加1%疲劳寿命将会降低45%左右。

环境因素对温拌SBS改性沥青混凝土拉伸性能的影响

为探究环境因素对温拌SBS改性沥青混凝土拉伸性能的影响,通过开展不同水环境(无水和浸水)、温度条件(5,15,30,40,50℃)下的间接拉伸强度试验和不同水环境、应力水平(0. 4,0. 5,0. 6,0. 7)下的间接拉伸疲劳试验,对比分析了水、温度和荷载应力对AC-20温拌SBS改性沥青混凝土拉伸性能的影响。结果表明,随着温度升高,劈裂强度显著下降。与无水条件相比,浸水会削弱劈裂强度和间接拉伸疲劳性能。随着荷载应力的增大,疲劳寿命急剧降低。高荷载应力和浸水会严重缩短AC-20温拌SBS改性沥青混凝土的疲劳寿命。

沥青混合料疲劳响应模型试验研究

首先总结分析了沥青混合料不同疲劳试验方法的特点、两种疲劳试验控制模式的适用范围,建议采用应力控制模式的间接拉伸疲劳试验方法。然后分析了不同试验因素的影响,选定了加载波型,确定了疲劳试验的应力比水平、频率及温度等试验参数的范围。采用旋转压实成型方法,对3种沥青混合料进行试件成型。分别考虑3种空隙率水平,应用均匀试验设计方法,进行了不同温度、频率、应力比水平下的间接拉伸疲劳试验,对试验结果进行了显著性分析,并应用多元线性回归方法,得到了适用于不同荷载条件下基于温度、频率、沥青饱和度、初始应变及初始劲度模量的沥青混合料疲劳模型。与国外疲劳模型进行了对比分析,表明得到的疲劳模型具有较好的比对性,可用于沥青混合料疲劳寿命的预估。

浸水状态对沥青混凝土疲劳寿命的影响

为了研究无水、静水和循环水3种浸水条件对沥青混凝土间接拉伸疲劳寿命的影响,轮碾成型SMA-13、AC-16和AC-20标准车辙板,空隙率为7%±1%,用钻芯机钻取直径100mm、双面磨成厚度为40~45mm的圆柱形试样;在气动伺服材料试验机上进行在无水、静水和循环水条件下的间接拉伸疲劳试验。试验结果表明,有水显著地缩短了沥青混凝土的疲劳寿命,静水和循环水条件对沥青混合料疲劳寿命的影响无显著区别。

不同压实方法成型SMA-13疲劳性能研究

为了研究不同成型方法对沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)疲劳性能的影响,采用垂直振动压实法(VVCM)、标准马歇尔(Marshall)法和Superpave旋转压实(SGC)法制备SMA-13。通过间接拉伸疲劳试验评价混合料的疲劳性能,应用威布尔分布建立疲劳方程。研究表明:不同方法设计的SMA-13疲劳性能均服从双参数威布尔分布,采用不同方法设计SMA-13疲劳方程可以准确预估其疲劳寿命;压实方法对SMA-13疲劳性能影响显著,在应力水平为0.45且失效概率为5时,VVCM设计的SMA-13疲劳寿命较Marshall法提高了33%,较SGC法提高了9%。

循环荷载作用下沥青混合料的黏弹塑性损伤本构模型

为较好描述损伤状态下沥青混合料的黏弹塑性应力-应变关系、明确动态循环荷载对其损伤本构关系的影响,利用经典黏弹塑性流变理论,在Burgers黏弹性模型上串联一个黏塑性元件,并根据损伤力学应变等效原理,建立了一个能体现动态循环荷载作用特点及能考虑加载频率影响的沥青混合料黏弹塑性损伤本构模型.同时进行间接拉伸疲劳试验,研究加载频率、环境温度、应力水平、沥青用量及沥青种类对混合料应力-应变关系的影响,并标定模型参数、验证模型的有效性.结果表明:所建模型不仅能较好描述沥青混合料在动态循环荷载作用下的损伤本构关系,还能体现加载频率、环境温度及荷载水平等因素对应力-应变关系的影响;模型参数意义明确、规律性强,值得进一步研究和推广.

沥青稳定碎石基层厚度对其动态力学性能的影响研究

选定2种常用沥青稳定碎石基层混合料,采用大马歇尔实验法确定其最佳沥青用量.依据最佳沥青用量,以2.0、2.5、3.0倍最大公称粒径高度成型试件,进行动态贯入蠕变试验和间接拉伸疲劳试验,分析不同试件高度对动态贯入蠕变模量和疲劳寿命的影响.试验结果表明,2种沥青稳定碎石基层混合料在80mm左右厚度能获得较高的动态贯入蠕变模量和疲劳寿命.因此,对于沥青稳定碎石单层摊铺厚度推荐在80mm左右,这将获得良好的路用性能.

水固化型聚合物改性乳化沥青混合料性能研究

为提高常温拌合乳化沥青混合料的工作性能和路用性能,采用拌合试验、劈裂试验及间接拉伸疲劳试验研究了水固化型聚氨酯预聚体改性乳化沥青混合料的拌合和易性及力学性能。试验表明,水固化型聚氨酯预聚体改性乳化沥青混合料具有良好的拌合和易性,以及优于SBR改性乳化沥青混合料的拌和效果,同时水固化型聚氨酯预聚体的加入也有利于乳化沥青破乳后混合料早期强度的形成,从而提高乳化沥青混合料的早期劈裂强度及水稳定性。此外,为使该沥青混合料具有良好的抗疲劳性能,推荐聚氨酯预聚体改性材料的掺量为总用水量的40%~50%。研究表明,临界应变能密度与抗疲劳评价指标具有显著的相关性,在有限的试验条件下,可以通过综合力学性能评价指标(临界应变能密度)可以快速分析乳化沥青混合料的抗裂能力及抗疲劳性能,有利于指导室内评价研究。

渠化交通对沥青路面力学性能的影响

依托(南)昌九(江)高速公路改扩建工程,对高速公路横断面内不同位置路面进行取芯,测试其动态模量、劈裂强度、半圆弯拉强度以及间接拉伸疲劳性能,对比分析渠化交通条件下沥青路面力学性能演变规律。结果表明:在渠化交通荷载作用下,沥青路面动态模量降低,低温和常温抗拉伸性能发生衰减,疲劳寿命缩短。为保证路面的长期使用性能,应严格控制超载车辆在路面上的行驶行为。

钢渣对沥青混凝土性能提升研究

为研究沥青混凝土中使用钢渣(S)代替不同粒径石灰石(L)集料的可行性,将钢渣沥青混凝土(L-S型)、石灰石沥青混凝土(L型)和花岗岩沥青混凝土(L-G型)的实测性能进行了比较。对采用不同集料类型、沥青种类的试件进行了间接拉伸、疲劳寿命、劈裂回弹模量、动态蠕变和车辙试验。研究表明:加入钢渣后沥青混凝土的马歇尔稳定性能最高可提升50%;随着钢渣用量的增加,混凝土的劈裂强度有所降低,但仍高于花岗岩沥青混凝土。沥青种类相同时,L-S型沥青混合料的疲劳寿命、动态劈裂回弹模量最高;L型基质沥青混凝土的动态蠕变变形为L-S型基质沥青混凝土的1.57倍,且车辙深度比后者高40.9%。L-S型基质沥青混凝土的性能与L-SBS沥青混凝土性能相当。

Evaluation of fatigue property of asphalt mixtures based on digital image correlation method

In order to evaluate the accumulative of tensile strain in the process of fatigue failure, the digital image correlation（DIC） method was utilized to characterize the tensile strain development of asphalt mixtures in the indirect tensile（IDT）fatigue test. Three typical hot mix asphalt（HMA） mixtures with varying nominal maximum aggregate sizes were tested at four stress levels. During the tests, a digital camera was mounted to capture the displacement/strain fields on the surface of the specimen by recording the real-time change of speckle position. The results indicate that the vertical deformation curve can barely evaluate the fatigue performance accurately due to the non-negligible local deflection near the loading point. However, based on the analysis of strain fields,the optimal fatigue cracking zone is determined as a 40mm×40mm rectangle in the middle of the specimens. Also, a reasonable fatigue model based on the tensile strain curves calculated by DIC is proposed to predict the fatigue lives of asphalt mixtures.

道路沥青含量对沥青混合料劲度的影响研究

劲度是反应沥青混合料在给定温度和加载条件下的应力应变关系的参数。各种因素实质上通过影响沥青混合料的劲度来影响其疲劳性能,为了定量研究沥青含量对沥青混合料疲劳性能的影响作用,通过间接拉伸疲劳试验,研究了5种不同油石比AC-20试件的劲度变化规律,试验结果表明:适当增加沥青含量确实可以增加抗疲劳性能。特别是在高应力比加载情况下,这一点尤为明显,最佳抗疲劳性能对应的沥青含量略高于马歇尔试验确定的最佳油石比。然而,过高的沥青含量会导致抗疲劳性能的快速衰减。

聚酯纤维沥青混凝土抗疲劳性能试验研究

沥青混凝土的疲劳性能在道路长期安全舒适运营过程中起着至关重要的作用。选用控制应力加载模式的室内间接拉伸疲劳试验,对Superpave 13密级配沥青混合料在纤维掺量分别为0、0.15%、0.25%、0.35%时的疲劳性能进行了试验研究。结果表明:沥青混合料疲劳寿命随着纤维掺量的增加而增加,但掺量过多则会影响纤维分散均匀性,对应于最长疲劳寿命的最佳纤维掺量为0.28%;混合料的疲劳性能在掺加聚酯纤维后得到了很大改善,混合料可以承受更多的荷载作用次数;从更好地发挥纤维提高疲劳性能的角度看,路面结构设计时采用柔性基层效果可能更好一些。研究对沥青混合料的设计和施工具有一定参考意义。

基于开裂应变能平衡原理的纤维水泥稳定破碎卵石增韧研究

为了降低水泥稳定碎石基层对矿石资源过多的消耗,并探究纤维对水泥稳定碎石抗疲劳开裂的增韧作用,采用破碎卵石替代石灰岩集料,基于开裂应变能平衡原理建立疲劳裂纹长度预测模型,分析纤维增韧水泥稳定破碎卵石疲劳开裂性能。选取不同长度(10、15、20 mm)和掺量(0.9、2.0、3.0 kg·m^(-3))的聚丙烯纤维,设计了纤维增韧水泥稳定破碎卵石间接拉伸疲劳试验,采集应变、模量以及裂纹长度等信息。利用所提出的模型获取疲劳开裂扩展规律,并与传统基于模量衰减的疲劳开裂模型预测结果及试验实测裂纹长度进行对比分析。结果表明:基于应变能疲劳损伤模型预测的裂纹长度与实测裂纹长度更为接近,说明所提出的模型能更好地表征纤维增韧水泥稳定破碎卵石的疲劳开裂特性。损伤密度在稳定发展阶段增长速率随纤维长度的增加呈下降趋势,随纤维掺量的提高先减小后增加,表明掺量对水泥稳定破碎卵石抗疲劳开裂性能的提升更加明显,但掺量过高反而会降低纤维水泥稳定破碎卵石的抗裂性能,在长度20 mm、掺量2.0 kg·m^(-3)时疲劳寿命提升最佳(3倍左右),建议纤维长度取15~20 mm,掺量范围为0.9~2.0 kg·m^(-3)。利用疲劳损伤密度区分纤维增韧效果更加清晰,评价损伤程度更为精准,研究结果可为纤维增韧材料设计提供新的评价指标。