低温条件下含水率对岩石力学特性的影响分析

在冻土地区,当岩石孔隙度较高时,冻结引起的岩石强度明显增加,因此有必要对其机理进行深入研究。通过研究孔隙水对低温条件下饱水岩石力学性质的影响,在-170°C至室温范围内,对凝灰岩和砂岩进行了单轴压缩试验和间接拉伸试验,并结合扫描电子显微镜试验观察岩石的微观结构。研究发现并总结了孔隙水对岩石低温强化机理的影响规律。岩石强度的强化被认为是由孔隙水冻结引起的荷载分布效应和孔隙水冻结后引起的冰强度增加之间的相互作用引起的。本研究将宏观岩石力学与微观岩体结构相结合,为冻土地区岩石力学研究提供了一定的参考。

寒冷地区沥青路面老化材料的低温性能评价

沥青路面的低温开裂是道路破坏的主要形式之一,在寒冷地区普遍存在。沥青和沥青混合料的低温性能是反映沥青路面抗低温开裂能力的主要指标。本文依托于长平高速公路实体工程,通过现场调查路面的实际开裂情况,以及室内低温劈裂蠕变实验和弯曲梁流变仪实验,评价沥青路面老化材料的低温性能。同时分析路面实际开裂情况与路面老化材料低温性能间的相关性,验证沥青及沥青混合料低温性能评价标准的有效性。

采用间接拉伸蠕变试验评价沥青混合料低温抗裂性能

为深入评价沥青混合料的低温抗裂性能,对3种(粗、中和细)级配AC-20沥青混合料进行了3个温度(0,-10和-20℃)条件下的间接拉伸低温蠕变试验。根据幂函数模型计算得到了沥青混合料的低温蠕变柔量,并基于时-温等效原理,以-10℃为参考温度建立了幂函数模型蠕变柔量主曲线,分析了沥青混合料的低温蠕变性能和低温抗裂性能。结果表明,温度在0℃时,中间级配混合料的低温抗裂性能最好,而随着温度降低到-20℃时,粗级配混合料的低温抗裂性能变最好;采用幂函数模型能够较好地描述沥青混合料扩宽时间域的低温蠕变柔量主曲线,其参数幂指数m能较好地表示沥青混合料的低温松弛能力,在宽时间域内,细级配混合料的低温松弛性能增大,相应的其低温抗裂性也最好。

温湿度环境对沥青混合料中低温力学性能的影响

为明确温湿度环境对沥青混合料中低温性能的影响,对国内不同地区温湿度分布特点进行统计分析,确定了绝对湿度与温度的经验关系。基于此关系选定了3种典型水汽作用工况,利用饱和氯化钾溶液控制环境湿度,对沥青混合料试样进行水汽环境浸润处理。30 d后对试样开展动态间接拉伸劲度模量试验和低温劈裂试验,测定水汽工况处理前后沥青混合料的模量、强度和变形性能,进而评价不同水汽环境对混合料中低温力学性能的影响。结果表明:我国大部分地区月平均绝对湿度均在25 g/m^(3)以下,沥青混合料在低温时更易吸收水汽,温度升高促使水分子运动速度加快,从而导致沥青混合料吸湿率下降。高温高湿环境不仅会导致沥青混合料低温杨氏模量和中温动态劲度模量的显著降低,还会引起混合料抗拉强度下降。水分子扩散引起沥青分子链间距增大,宏观表现为混合料低温破坏应变增大。而中低温水汽环境对沥青混合料模量和抗拉强度以及应变无明显影响。沥青混合料断裂能、耗散蠕变应变能及弹性应变能均随着水汽浓度升高而降低,高温高湿环境导致混合料断裂能显著降低。与其他指标相比,杨氏模量对水汽作用引起的损伤更敏感。因此,杨氏模量可以较好地表征不同温湿度环境对沥青混合料力学性能的影响程度。

多聚磷酸SBS复合改性沥青混合料低温流变特性及本构关系研究

基于小梁弯曲蠕变试验和直接拉伸应力松弛试验,采用蠕变速率、松弛时间、松弛模量等流变学指标,对比分析了在不同低温条件下,多聚磷酸(PPA)-SBS复合改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料的低温流变特性,同时结合损伤力学和黏弹性力学理论,建立了蠕变损伤模型与六单元广义Maxwell应力松弛模型.结果表明:不同低温条件下,PPA-SBS复合改性沥青混合料进入蠕变稳定期的时间早于SBS改性沥青混合料,其累积变形量和蠕变速率均大于SBS改性沥青混合料;以Burgers模型为基础,结合损伤力学建立的蠕变损伤模型能够较好地反映蠕变损伤3阶段的变形特性;10℃时2种沥青混合料的应力松弛能力几乎相同,而0、-10、-20℃时PPA-SBS复合改性沥青混合料的应力松弛能力要优于SBS改性沥青混合料,且温度越低效果越明显;采用六单元广义Maxwell模型能够较好地描述低温条件下的沥青混合料应力松弛特性.

沥青混合料低温抗裂性能试验研究

沥青混合料低温抗裂性能的评价方法到目前为止还不统一,而尽快找到一种统一的评价方法对于减少沥青路面低温缩裂是非常重要的。本文研究的目的在于提出更加适合于我国评价沥青混合料低温性能的试验方法。通过对现有的各种试验方法试验设备、试验条件和影响因素的对比分析,提出采用劈裂试验和低温蠕变试验评价沥青混合料的低温性能。

钒和铜对11Cr-2W低活化马氏体钢组织和高温力学性能的影响

研究了钒含量和0.22%铜对11Cr-2W低活化马氏体钢组织以及650℃下拉伸、蠕变性能的影响。结果表明:钒含量和0.22%的铜对钢的组织和M23C6相的尺寸没有明显影响,当钒的质量分数为0.105%时,基体中弥散分布的MX相最多且最为细小;当钒的质量分数从0.105%增加到0.203%时,试验钢的抗拉强度从325.2 MPa降低为289.4 MPa,蠕变寿命从370h缩至251h;添加0.22%的铜可以提高试验钢的蠕变寿命。

基于间接拉伸试验模式的不同沥青混合料低温回弹模量研究

基于间接拉伸试验模式,研究了AC-13、OGFC-13、SFP(半柔性沥青路面材料)三种不同沥青混合料在动态荷载条件下应力水平和试验温度对低温回弹模量的影响,并与-10℃低温小梁弯曲试验进行对比分析.结果表明:随着温度降低,三种混合料的回弹模量均增大,其中OGFC-13增加最明显,表明其温度敏感性最强.最佳应力水平值AC-13应取0. 4、OGFC-13应取0. 5,SFP应取0. 3.同一温度条件下,回弹模量大小顺序为SFP> AC-13> OGFC-13,与-10℃低温小梁弯曲试验得到的弯曲劲度模量大小规律一致.通过该研究为道路工程中用间接拉伸回弹模量试验评价沥青混合料低温性能时的参数选取提供一定的借鉴意义.

无纤维SMA路用性能研究

无纤维SMA较普通SMA在材料组成、沥青用量和沥青老化程度方面存在差异,其对混合料性能产生影响。通过低温弯曲试验、四点弯曲疲劳试验、间接拉伸蠕变试验和水稳定性试验,采用不同指标对比分析无纤维SMA路用性能。试验表明,无纤维SMA具有更好的低温弯曲变形能力,普通SMA具有更好低温蠕变性能,冻融循环对低温性能影响较大;普通SMA疲劳性能略优;两种SMA均有较好的水稳定性。

Irganox 1010对玻璃纤维沥青混合料低温性能影响研究

通过在基质沥青中添加不同掺量Irganox 1010制备AC-16改性纤维沥青混合料,进行低温间接拉伸试验,分析Irganox1010对玻璃纤维沥青混合料低温性能的影响。结果表明:Irganox 1010对玻璃纤维沥青混合料破坏应变和模量的影响相较于劈裂抗拉强度更为显著。其中,破坏劲度模量随Irganox 1010掺量提高呈线性增长趋势,当掺量为1%时破坏拉伸应变最大,而劈裂抗拉强度指标随Irganox 1010掺量变化不明显。综合分析玻璃纤维沥青混合料低温性能指标,为实现其良好的低温路用性能,建议工程实际应用中Irganox 1010掺量为1%为宜。

高速公路沥青面层混合料开裂性能指标试验研究

文章通过低温间接拉伸蠕变试验和路面抗裂性能(OT)试验对通车年限相同、地理环境相近但不同沥青面层结构的高速公路沥青面层混合料芯样进行了不同角度的试验分析研究,得出了相对应的试验性能指标。结果证明,蠕变柔量和开裂损失率指标可有效预测和评价沥青面层混合料开裂现象,即在相同试验温度条件下,SMA-13级配沥青混合料蠕变柔量大于AC-16和AC-20级配沥青混合料蠕变柔量,且AC类沥青混合料的低温蠕变柔量变化快于SMA类沥青混合料,而抗开裂性能指标中AC-16与AC-20级配沥青混合料相近,SMA-13级配沥青混合料抗开裂性能损失程度最小,因此加铺SMA结构的沥青混合料面层结构适应变形的能力强,沥青路面不易开裂。