木质素纤维增强型透水性沥青稳定碎石疲劳研究

为提高增强型透水性沥青稳定碎石(asphalt treated permeable base,ATPB)的抗裂性能和耐久性,以SBS改性沥青为胶结材料配制掺入木质素纤维的ATPB混合料——纤维增强型透水性沥青稳定碎石(fiber asphalt treated permeable base,FATPB),并制作不同木质素纤维掺量的FATPB-25梁式试件进行不同应力比下的四点弯曲疲劳试验。将木质素纤维掺量为0.3%的FATPB-25与普通的AC-25、ATB-25的疲劳性能进行对比分析,探究考虑失效概率的应力比与纤维掺量对疲劳寿命的影响。研究结果表明:纤维掺量为0.3%的FATPB-25的抗疲劳性能明显比普通的AC-25和ATB-25的高,可用作耐久型的透水性下面层或柔性基层;通过包含失效概率的双对数方程可以对FATPB-25的疲劳寿命进行预测。

基于菲克第二定律的再生沥青中新旧沥青扩散融合研究

为了研究不同扩散时间、温度下新旧沥青扩散融合程度,制备了直径为25 mm,厚度为2 mm的老化沥青与新沥青双层沥青试样进行动态剪切流变试验;采用复数剪切模量G*作为双层沥青试样性能的表征参数,基于菲克第二定律理论计算了具有不同融合程度双层试样的G*理论值,从而采用迭代法并根据G*实测值计算出双层沥青试样中新旧沥青的融合程度;利用双因素方差分析评价了时间、温度对扩散融合程度的显著性。结果表明:复数剪切模量可以描述再生沥青中新旧沥青扩散融合且与新沥青掺量具有很好的线性关系,可作为性能变化的表征参数;70#基质沥青与90#基质沥青具有相同量级的扩散速率,均为10^(-7)左右,两种再生沥青的扩散速率随温度变化均呈指数增长;由双因素方差分析看出,扩散时间及温度对新旧沥青扩散融合程度都具有显著影响。

干湿循环和动载作用下粉砂土累积变形研究

研究目的:粉砂土分布地区路基在干湿循环及行车荷载往复作用下累积变形特性更加复杂,影响路基在服役期间的耐久性。本文通过室内GDS动三轴试验测试围压、含水率、动应力幅值、压实度以及干湿循环次数对粉砂土在动载作用下的累积变形特性规律,并基于Monismith模型对试验结果进行回归,分析粉砂土在不同因素影响下累积塑性应变模型的参数值变化规律。研究结论:(1)粉砂土累积塑性应变与荷载振动次数呈现非线性关系,均表现出先快速增长后缓慢增长,最终趋于稳定;(2)累积塑性应变的大小与压实度、围压呈负相关性,而与动应力幅值、干湿循环次数呈正相关性,随着含水率的增长,累积塑性应变先减小后增大;(3)试样经过1次干湿循环后,其累积塑性应变增长幅度最为显著;(4)根据Monismith模型得到的预测值与试验值拟合度较高,模型参数a/c值大小在一定程度上可以反映不同因素影响下粉砂土累积塑性应变变化规律;(5)本研究结论可为粉砂土地区路基在动载和干湿循环作用下的动力特性研究提供参考和借鉴。

基于红外光谱法的新旧沥青融合程度研究

为了定量分析再生沥青混合料中新旧沥青的融合程度,制备了不同新旧沥青掺量和不同拌和条件下的再生沥青试样,利用傅里叶变换红外光谱仪对试样进行了融合程度试验研究;并以羰基和亚砜基指数为基础,定义了一种新的新旧沥青融合程度计算方法。结果表明:以羰基和亚砜基指数作为再生沥青中旧沥青的定量分析指标,可以定量计算出旧沥青含量,能较好地描述新旧沥青间的融合程度。此外,在不同拌和条件下新沥青在旧沥青中的扩散速率具有相同数量级,均为10-5;当拌和温度从100℃提高至130℃时,新沥青在旧沥青中的扩散速率提高了2.4倍,且再生沥青膜厚度在3.4×10^(-2)~5.9×10^(-2)mm之间时,新旧沥青的扩散融合效果达到最佳。

基于数字图像技术的沥青混合料反射裂纹扩展行为

为了研究不同加载模式下的沥青混合料反射裂纹扩展行为,对复合小梁试件进行复合型和弯拉型破坏荷载试验以及不同应力比状态的疲劳试验,并基于数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)观测反射裂纹萌生至扩展全过程,从裂纹宽度、裂纹扩展路径、裂纹扩展高度及疲劳反射裂纹扩展速率深入分析其扩展行为。结果表明:沥青混合料反射裂纹扩展行为经历微裂纹萌生、微裂纹发展阶段、微裂纹向宏观裂缝转变、宏观裂缝快速发展4个阶段。反射裂纹扩展由主裂纹扩展以及次裂纹扩展构成,且次裂纹扩展速率高于主裂纹。采用logistic函数对混合料疲劳反射裂纹扩展量进行拟合是可靠的。研究成果对于完善沥青路面设计及其耐久性评价具有重要意义。

再生沥青调和理论的适用性研究

【目的】研究再生沥青调和理论的适用性,为再生沥青路用性能的研究提供理论基础,促进再生沥青在道路工程实践中的应用和发展。【方法】采用添加相同等级基质沥青的方式,对不同掺量下的新-旧沥青进行再生试验,并利用沥青的三大指标、布氏黏度及美国公路战略研究计划(strategic highway research program,SHRP)指标进行研究。【结果】不同基质沥青掺量的再生70^(#)基质沥青和再生SBS改性沥青的针入度对数、高温车辙因子对数及黏度对数与新沥青掺量间的线性精度都在0.99以上。【结论】不同基质沥青掺量的再生沥青的针入度、高温车辙因子、黏度、延度都满足调和理论的方程;再生沥青各温度下的低温蠕变速率、劲度模量与新沥青掺量之间的线性精度较差。

富橡胶沥青稳定碎石的抗双面剪切疲劳性能研究

为研究富橡胶沥青稳定碎石混合料的抗剪切疲劳性能,对成型梁式试件进行了不同应力比加载条件下的双面剪切疲劳试验,并对其疲劳寿命进行统计分析,建立不同失效概率下的剪切疲劳方程。结果表明:应力比对富橡胶沥青稳定碎石的疲劳寿命具有显著影响,其剪切疲劳寿命服从双参数威布尔分布;本文建立了失效概率型(P-S-N)剪切疲劳方程和剪切疲劳损伤累积模型。