虚拟仿真技术融于建筑材料课程实验教学模式研究

工科实验课是培养学生动手能力、分析问题和解决问题能力的重要手段.虚拟仿真技术作为一种新兴的技术手段,以其可视效果好、人机交互性强、趣味性强等特点,适应了信息时代高等教育开放办学的变革要求.将虚拟仿真技术融于建筑材料课程实验教学中,建立了基于"仿真-实操-仿真"双向融通的虚拟仿真实验教学模式.以沥青混合料车辙试验为例,基...     

高模量沥青混合料抗剪性能试验研究

针对沥青混凝土路面的车辙问题,通过马歇尔试验、车辙试验和三轴重复荷载蠕变试验,对比研究了SAC20级配的采用硬质沥青A-30、普通重交沥青A-70及SBS改性沥青3种不同沥青的沥青混合料高温稳定性,分析了沥青类型对沥青混合料抗车辙能力的影响.试验结果表明,采用硬质沥青A-30的沥青混合料具有良好的抗车辙能力.     

旧桥加宽桥面沥青铺装层体积参数影响因素的试验分析

为保证旧桥加宽后新、旧桥的沥青铺装层具有良好的抗水损害和抗车辙能力,对沥青铺装层混合料体积参数的影响因素进行专门试验研究.以AC-13混合料的3种级配为例,采用室内马歇尔试验和车辙试验方法,对沥青混合料的空隙率、矿料间隙率及沥青饱和度等体积参数的影响因素进行了分析.结果表明:在其他试验条件相同情况下,随着碾压次数的增加,沥青混合料的空隙率和矿料间隙率逐渐减小,而沥青饱和度则不断增大;在相同压实功条件下,当沥青混合料中沥青含量约为4.0％时,车辙试件辙槽两侧沥青混合料的孔隙率与未经车辙试验沥青混合料的孔隙率相差不大;但随着沥青用量的增加,辙槽两侧沥青混合料的空隙率不断减小,且小于未经车辙试验沥青混合料的空隙率.     

基于加速加载试验的温拌沥青混合料长期性能研究

目的研究分别添加Aspha-min、Sasobit和DAT温拌剂的3种温拌沥青混合料(WMA)长期使用性能.方法对3种温拌沥青混合料的使用性能进行了常规性能试验和MMLS3加速加载试验,并采用基于车辙试验的沥青路面车辙深度预估方法对WMA的长期抗车辙性能进行评估.结果 3种WMA使用性能基本可以达到热拌沥青混合料(HMA)的技术水平,但添加Aspha-min和Sasobit后混合料的水稳定性较差,在多雨地区尤其是多雨寒冷地区使用时应采取一定改善措施;MMLS3加速加载试验表明沥青混合料的车辙变形存在两个阶段:迅速增大的压密阶段和稳定增加的蠕变阶段,且车辙深度与加载次数呈良好的对数关系,而回归系数a则可以较好地表征沥青混合料的抗车辙性能;采用MMLS3加速加载试验评价沥青混合料高温抗车辙性能时标准试验加载次数可以选择20～30万次.结论在添加温拌剂后沥青混合料的抗车辙性能以及抗疲劳性能基本都能达到甚至超过热拌沥青混合料的技术水平.     

沥青混合料抗车辙性能试验对比分析

为了确定用于沥青混合料高温性能设计的最优试验方法和评价指标,分别采用动态模量试验、间接拉伸强度试验、车辙试验和单轴重复荷载试验对9种沥青混合料的抗车辙性能进行测试,通过统计学方法对比分析了不同试验方法的合理性.试验结果表明:动态模量试验和高温间接拉伸强度试验不能准确地评价混合料的抗车辙性能;车辙试验仅适用于区分不同新拌沥青混合料抗车辙性能的优劣,是否适用于评价再生混合料尚存疑问;重复荷载试验具有更好的区分度和合理性,并可得到材料的基本力学参数;将基于重复荷载试验的流变次数指数作为抗车辙性能评价指标更为准确;在评价新拌沥青混合料时车辙试验和重复荷载试验结果具有良好的相关性,但是该关系并不能拓展到再生混合料中.     

沥青混合料三维仿真设计及虚拟剪切试验研究

使用凸包算法和Bubble Pack算法生成clump块体模拟粗集料颗粒,并基于PFC 5.0 3D平台实现虚拟粗集料颗粒的装配、虚拟砂浆及空隙的生成,完成沥青混合料虚拟试样的构建.最终,基于伺服控制原理进行虚拟三轴剪切试验,并对比分析室内试验及虚拟试验数据.结果表明:基于PFC5.0 3D平台在沥青混合料虚拟试样中采用clump块体直接表征粗集料颗粒,精度可控,表面结构更加拟真;构建的沥青混合料三维离散元数值模型能够有效描述沥青混合料的力学行为.     

沥青混合料体积参数与高温性能间的关系

以AC-13混合料的3种级配为研究对象,分析混合料马歇尔击实和轮碾成型工艺体积参数的相互关系.通过车辙试验分析3种级配在不同碾压次数、油石比条件下的高温稳定性能.分析结果表明:混合料沥青用量低于或等于最佳沥青用量时,碾压24次和36次成型的沥青混合料体积指标VV和VMA均小于马歇尔标准击实试验;当碾压次数增至48次,沥青混合料体积指标与马歇尔标准击实试验基本一致,可以满足压实要求;随着沥青混合料中油石比的增加,试件初始空隙率VV逐渐减少,混合料动稳定度呈现下降趋势,车辙深度增加,混合料高温抗车辙能力下降.     

AC-16沥青混合料高温稳定性试验

基于大量车辙试验结果,分析了沥青用量、碾压次数、抗车辙剂掺量及级配对AC-16沥青混合料高温稳定性的影响,并将AC-16抗车辙剂沥青混合料与普通沥青混合料(未掺抗车辙剂)的高温稳定性进行了对比分析.结果表明:车辙试验最佳沥青用量比马歇尔试验少0.2％～0.3％;压实功过大或过小均可使沥青混合料的高温稳定性降低,施工中应严格控制碾压遍数;AC-16沥青混合料的最佳抗车辙剂掺量为0.4％～0.5％;适当增加AC-16沥青混合料中粗集料含量,形成骨架密实型结构能够有效改善其高温稳定性;AC-16抗车辙剂沥青混合料的动稳定度比普通沥青混合料有很大提高,平均提高幅度为32.9％.     

一种基于分形理论的骨架密实型抗车辙级配检验方法

为解决抗车辙级配设计问题,基于分形理论,通过理论分析及大量试验和计算,提出了一种骨架密实型抗车辙级配检验新方法.该方法应用分形理论,采用粗、细集料的粒径分布的分形维数、粗集料的分形空隙率、细集料在粗集料中的分形体积等指标,利用MATLAB自编程序对沥青针入度和粒径分形维数D进行双元曲线回归得到的沥青混合料动稳定度的经验公式进行级配检验,计算检验过程简单,解决了混合料级配设计的盲目性,是一种行之有效的方法.     

基于VRML的计算机组装虚拟实验的研究与实现

在计算机组装教学过程中,教学条件不足和硬件更新迅速等问题影响了教学的效果,采用虚拟现实技术对计算机组装课程中所需的硬件和实验过程进行仿真,可以很好地解决这些问题.开发了基于VRML的计算机组装虚拟实验系统;描述了实现虚拟实验的各种关键技术,包括虚拟场景的构建、虚拟部件的动态组合、虚拟实验场景交互等.将该虚拟实验系统用于实际教学中可达到预期的教学效果.     

浅析掺入纤维后对沥青混凝土性能的改善

在Ac.SMA.OGFC3种级配形式的沥青混合料中分别掺入国产聚酯纤维.聚丙烯腈纤维和未质素纤维.潮定纤维沥青混合料的路用性能,包括混合料马歇尔稳定度.高温稳定性.低温抗裂性.水稳性.渗水性.抗车辙性能和抗滑性能.分析了纤维增强沥青混合料强度形成机理.与无纤维沥青混合料试验结果进行对比,3种纤维沥青混合料的路用性能都有不同程度的提高,聚酯纤维与聚丙蚌腈纤维的综合改善性能优于木质素纤维.通过抗车辙试验.确定了聚酯纤维满足不同交通量下的设计用量.技术经济分析表明,纤维沥青混合料经济效益明显,具有良好的应用前景.     

间断密级配沥青混合料高温稳定性影响因素的试验分析

以间断密级配沥青混合料为研究对象,采用马歇尔和车辙试验相结合的方法,分析不同级配、沥青用量、碾压次数、实验温度及抗车辙剂掺量对其高温稳定性的影响.试验分析结果表明:在一定范围内适当增大集料中粗骨料及矿粉的用量,可以充分发挥间断级配中粗骨料的嵌挤作用;马歇尔试验的最佳沥青用量比车辙试验的最佳沥青用量高0.1%~0.3%;当路面温度达到65~70℃,间断密级配沥青混合料高温稳定性不能满足要求;抗车辙剂可以明显提高沥青混合料的动稳定度;在沥青用量不增加的条件下,抗车辙剂最佳用量为0.3%.     

沥青混合料试件成型形状和空隙率对APA车辙试验的影响

为研究沥青混合料试件成型形状对APA车辙试验的影响,采用2种沥青和3种级配制备了6种类型的沥青混合料,利用轮碾法和SGC旋转压实法分别制作了空隙率为4%和7%的梁式试件和圆柱体试件.对不同形状试件的力学响应进行了有限元分析,并通过室内试验研究了沥青混合料试件成型的形状和空隙率对APA车辙深度的影响.结果表明:在APA车辙试验中,梁式试件和圆柱体试件的力学响应基本一致,且采用圆柱体试件时APA车辙试验的平行性和复现性更好;采用空隙率为4%和7%的圆柱体进行APA车辙试验时,前者的复现性更优.因此,推荐APA车辙试验采用SGC旋转压实法制备的空隙率为4%的圆柱体试件.     

重载路面车辙评价物元模型构建及应用

针对日益增大的重载交通量导致的重载路面车辙成为公路沥青混凝土路面主要病害的特点,在对传统抗车辙性能试验方法存在的不足分析的基础上,构建了车辙评价指标体系,并根据该指标体系和可拓学理论,建立了重载路面车辙评价物元模型,使用Matlab软件编制计算程序,对竹曲高速3个路段的沥青混合料抗车辙性能进行了计算,虽然路段1综合评价值为1.232,小于路段2和路段3的评价值,但其综合评价结果属于良。计算结果客观地反应了实际使用中的沥青混合料的抗车辙性能,为沥青混合料抗车辙性能的提高提供了科学依据。     

沥青老化对沥青混合料路用性能的影响

为研究沥青老化对沥青混合料路用性能的影响,选用国内常规试验和汉堡车辙试验分别对2种改性沥青混合料进行性能试验,并采用不同的评价指标对沥青混合料性能进行评价.试验结果表明:155℃高温短期老化能够真实的模拟改性沥青混合料拌和、运输、摊铺和碾压等环节实际短期老化的状态,汉堡车辙试验评价指标能够真实的反映短期老化后改性沥青混合料的综合路用性能,可以避免国内普通车辙试验评价短期老化后沥青混合料高温稳定性的局限性.     

沥青混合料抗车辙性能的评价指标研究

采用沥青混合料车辙试验仪,对6组沥青混合料进行车辙试验。分析试验结果发现,对于同一种混合料、相同的试验条件,最大变形量与动稳定度值存在矛盾性。为克服现有车辙评价指标的不足,提出了"位移能量指数"指标。将车辙变形曲线横坐标上的20 min和60 min对应车辙变形曲线围成的闭合区域的面积定义为"位移能量指数",用来衡量沥青混合料的抗车辙性能。试验结果显示,位移能量指数与最大变形量有很好的相关性;"位移能量指数"体现了车辙变形的发展过程,较动稳定度指标更具科学性。     

基于足尺ALF车辙试验的车辙等效轴载换算

为了确定沥青路面的车辙等效轴载换算系数,对3种路面结构进行了足尺ALF (Accelerated Load Facility)加速加载车辙试验,并进行理论分析.根据车辙等效原则建立了轴载换算系数的方法;以3种路面结构在3种工况下的车辙数据为基础,得出车辙深度与轴载作用次数的关系,进而求解不同结构的车辙等效系数和车辙等效轴载换算系数.研究结果表明:3种路面结构的车辙等效轴载换算系数分别为4.56、4.90和2.71;改性沥青混合料比基质沥青混合料具有更小的轴载换算系数,说明其具有更低的轴载敏感性;推荐改性沥青混合料的车辙等效轴载换算系数为2.7,基质沥青混合料的为4.9.     

沥青混合料中掺加定量抗车辙剂后的路用性能研究

为了更好的解决沥青路面特有的车辙损坏这一难题,通过对特定抗车辙剂在沥青混合料中掺加后的路用性能进行了室内试验研究。结果表明：在油石比确定的情况下,改性沥青混合料的高温稳定性在一定范围内与抗车辙剂掺量成正相关,而对于水稳定性和低温抗裂性能则无可确定的单一相关趋势,但在油石比为4.9%情况下,对AC-13C型沥青混合料掺入0.4%的抗车辙剂可有效提高改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性能。可见该研究为沥青路面车辙损坏的预防又提供一种新的配比方案,但应充分考虑实际工程情况和经济原则后确定抗车辙剂的最优掺量。     

掺外加剂的橡胶沥青SMA混合料设计方法

为了研究橡胶沥青SMA混合料的配合比设计和路用性能,在普通SMA配合比设计方法的基础上,选择3种橡胶粉、1种基质沥青和4个间断级配,对橡胶沥青混合料配合比设计过程进行了详细的介绍;利用车辙试验和疲劳试验,分析了不同油石比、外加剂(如SBS、高模量耐久剂)等对混合料高温稳定性能和抗疲劳性能的影响。结果表明:与普通SMA混合料相比,橡胶沥青SMA混合料具有较小的矿粉用量和较大的目标空隙率;随着油石比的增大,橡胶沥青SMA混合料的高温稳定性能逐渐降低,抗疲劳性能则不断提高;车辙试验结果和疲劳试验结果呈现一致的规律,即油石比较大时,高模量耐久剂对混合料路用性能的提高作用更为明显。     

稳定型橡胶沥青混合料性能研究

稳定型橡胶沥青是一种新型改性沥青,具有分散性好,适用多种级配类型混合料,其性能接近SBS改性沥青.选用RLC、PCM-P、RHC 3种稳定型橡胶改性剂,通过试验最终确定3种改性剂的最佳掺量分别为12%、14%、18%.通过AC-13C沥青混合料配合比设计及马歇尔试验确定RLC、PCM-P、RHC 3种稳定型橡胶改性沥青、SBS、橡胶沥青的最佳油石比.对不同改性混合料进行高温抗车辙试验、低温抗开裂试验,水稳定性试验,试验结果得出:PCM-P对混合料高温抗车辙能力改善效果最优,RHC对混合料低温抗开裂能力改善效果最优,RHC对混合料抗水毁能力改善效果最优.