老化玄武岩纤维沥青混合料冻融劈裂试验研究

为了研究不同条件下玄武岩纤维沥青混合料的冻融劈裂性能,通过向沥青混合料中掺加玄武岩纤维制备试验试件,并测试分析不同条件处理试件的冻融劈裂性能。研究结果表明：玄武岩纤维可改善沥青混合料的冻融劈裂性能,同时还可增强紫外老化和冻融循环、热氧老化和冻融循环下沥青混合料的韧性。玄武岩纤维掺量为0.6%时,4次冻融和未老化下,沥青混合料的劈裂强度较未冻融未老化及未掺玄武岩纤维下分别减小0.52%、14.47%、21.45%、31.78%;4次冻融和紫外老化下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未冻融老化及未掺玄武岩纤维下分别减小5.94%、19.64%、27.65%、39.28%;紫外老化和未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未老化未冻融及未掺玄武岩纤维时增大3.88%。热氧老化未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未老化未冻融及未掺玄武岩纤维时增大1.29%。紫外老化、热氧老化及未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劲度模量较未老化未冻融时分别增大1.01%和10.23%。     

高寒地区成品橡胶沥青混合料的低温性能及评价方法

为了研究高寒地区RA-1型成品橡胶沥青混合料的低温特性,以川藏南线四川段为依托工程,从沥青混合料的强度、老化及冻融循环效应等方面入手,通过室内小梁弯曲试验、劈裂试验、老化试验及冻融循环试验对其低温性能进行分析,并提出合理的低温性能评价标准。研究结果表明:在-5℃～0℃时,RA-1型橡胶沥青混合料的最大弯拉应变的增幅较大,约为34.4%;当加载速率为2 mm/min时,采用劈裂试验更能体现出RA-1型橡胶沥青混合料在四川高寒地区的低温破坏过程;随着温度的升高,短期老化后,其最大弯拉应变和劈裂强度均大于长期老化后的相应值,在经历约20次冻融循环作用后,RA-1型橡胶沥青混合料的劈裂抗拉强度衰减趋势逐渐趋于平缓;与初始未冻融状态相比,当经历40次冻融循环后,RA-1型橡胶沥青混合料的最大弯拉应变衰减了13.9%;劈裂试验适用于研究区域新拌RA-1型橡胶沥青混合料的低温性能评价,其加载速率适宜调整为2 mm/min;低温弯曲试验适用于研究区域RA-1型橡胶沥青混合料经长期老化后的低温性能,其加载速率适宜调整为15 mm/min;冻融劈裂试验适用于评价研究区域经冻融作用的RA-1型橡胶沥青混合料低温性能,其加载速率适宜调整为2 mm/min。RA-1型成品橡胶沥青混合料适用于四川高寒地区沥青路面的铺筑。     

冻融循环作用下橡胶颗粒沥青混合料耐久性试验研究

以AC—13连续型密级配为基础,以橡胶颗粒代替部分集料的形式加入到沥青混合料中,制备橡胶颗粒量掺量为1%~3%的橡胶颗粒沥青混合料。在冻融循环条件下测定混合料的空隙率,并进行冻融劈裂试验,研究冻融循环作用下橡胶颗粒沥青混合料的耐久性。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,沥青混合料的劈裂抗拉强度逐步降低,空隙率逐步变大,两者相关性较大;同等条件下,随着橡胶颗粒掺量的增加,沥青混合料的劈裂抗拉强度逐渐降低,空隙率逐渐增大。橡胶颗粒的掺加在一定程度上降低了沥青混合料的劈裂抗拉强度,2%掺量下的橡胶颗粒沥青混合料劈裂抗拉强度比最优。     

冻融循环条件下沥青混合料强度衰减的评价方法

对沥青混合料在不同冻融循环条件下的破坏机理及其强度衰减评价方法进行研究.通过比较不同温度、不同频率及不同冻融循环条件下沥青混合料动态模量及其损伤变量的变化规律,探讨沥青路面冻融破坏机理,并确定冻融循环条件下其强度衰减的评价方法及指标.研究结果表明:当温度在5～15℃之间时,沥青混合料的动态模量迅速变化,温度继续升高之后趋于稳定;比较直接冻融、饱水加载后冻融和加载冻融同时作用3种不同冻融循环试验方法,以加载冻融同时作用的条件最为苛刻;确定在25℃和10 Hz下,进行900 N边加载边冻融试验作为沥青混合料强度衰减评价方法,损伤变量达到10%时作为沥青混合料的损伤破坏评价指标.     

RAP掺量对热再生沥青混合料水温耐久性能的影响

采用多重冻融循环模拟水温循环作用,对不同旧料(RAP)掺量的热再生沥青混合料的耐久性能进行试验评价,分别进行了0,1和3次冻融循环后的劈裂试验、动态蠕变试验、半圆弯曲试验和间接拉伸疲劳试验.试验结果表明:利用1次冻融循环后的冻融劈裂强度比评价再生沥青混合料的水稳定性能具有一定的局限性;多重冻融循环作用下,与新沥青混合料相比,再生沥青混合料水稳定性的低温性能、高温性能和疲劳性能都有了较大程度的下降,再生沥青混合料在长期水温循环作用下的耐久性能较差,且RAP掺量越高,耐久性能衰退越明显.     

多因素下沥青混合料水损害试验研究

文章应用正交试验设计研究分析了多因素下AC-13和AC-20改性沥青混合料冻融劈裂强度的影响因素及其相关性。结果表明,级配组成是决定AC-13沥青混合料冻融劈裂强度的关键性影响因素,而油石比变化影响则较小;空隙率和砂当量是影响AC-20沥青混合料冻融劈裂强度的关键因素;冻融劈裂强度与马歇尔性能指标存在良好的线性关系,并给出了提高施工质量控制措施的建议。     

冻融循环作用下泡沫和乳化沥青冷再生混合料损伤特性与细观机理

为了揭示冻融循环作用下泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律,设计了冻融循环试验方案,基于劈裂强试验、无侧限抗压强度试验、贯入剪切试验研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料力学性能的劣化影响,以工业CT无损检测技术为研究平台,研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料微细观空隙级配、空隙直径的影响规律。结果表明,冻融循环作用显著降低了泡沫/乳化沥青冷再生混合料的力学性能,总体上,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料表现出了基本相同的力学性能,乳化沥青比泡沫沥青冷再生混合料有更好的抗损害性能。随着冻融循环次数增加,泡沫/乳化沥青冷再生混合料的平均空隙直径和最大空隙直径增大,大空隙数目增加,小空隙比例和空隙数目减小,随着平均空隙直径增大,泡沫/乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、贯入剪切强度均呈指数函数关系减小。冻融循环作用下,泡沫/乳化沥青冷再生混合料内部微空隙数目减少、平均空隙直径增大是其力学性能衰减的主要原因之一。     

水温冻融循环条件下沥青混合料性能衰变的规律

在我国北方寒冷地区或南方部分地区遭遇突变冰雪天气时,路面材料长时间处于有水、低温冰冻状态及温度交替变化过程中,因水分和温度共同作用引起的冻融损坏现象较为普遍.通过测试冻融过程中试件内部温度的变化,确定了室内冻融循环试验方案,分析了有水条件下冻融0,5,10,15,20次后沥青混合料的空隙率、抗压强度和冻融劈裂强度的变化规律.研究结果表明,沥青混合料的强度和水稳定性能受多次反复冻融影响衰减显著.     

盐度对沥青混合料冻融劈裂试验影响研究

为研究沿海地区盐度对沥青混合料水稳定性能的影响,以普通沥青混合料与橡胶粉改性沥青混合料为研究对象,进行沥青混合料冻融劈裂试验.试验采用双面击实50次的标准马歇尔试块,分别放置在空气中、浸泡2d介质与4d介质3种奈件,浸泡介质分别为10％盐水和清水.试验前,试块在-18℃的条件下冰冻24h,然后在60℃的恒温水浴中浸泡24h.试验结果表明：随着浸泡天数的增加,劈裂强度逐渐下降;浸泡盐水较清水冻融劈裂强度小,橡胶粉沥青混合料下降速度较缓.     

橡胶颗粒沥青混合料耐久性及其GM(1,1)预测

基于AC-13连续型密级配,分别就掺加橡胶颗粒量(质量分数)为1%~3%的沥青混合料在冻融循环条件下耐久性进行室内试验研究,并应用灰色系统理论中GM(1,1)模型预测冻融循环条件下橡胶颗粒沥青混合料的耐久性。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,沥青混合料的抗劈裂抗拉强度逐步降低,空隙率逐步变大。橡胶颗粒的掺加在一定程度上降低了沥青混合料的劈裂抗拉强度,2%掺量下的橡胶颗粒沥青混合料劈裂强度比最优。GM(1,1)模型预测的短期数据与实测数据吻合度较好,试验数据表明:该理论模型可靠性满足基于冻融循环条件下的沥青混合料的耐久性需求。     

冻融循环作用下泥岩的力学特性及损伤机理研究

为研究冻融循环作用下岩石的损伤特性及发展规律,以泥岩为例,对泥岩在不同次数冻融循环条件下进行了单轴压缩和超声波检测试验,并分析在不同冻融循环条件下泥岩的力学特性。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样的原生裂隙受到反复冻胀荷载的作用引起损伤,试样脆性减小、延性增大,单轴抗压强度、弹性模量以及纵波波速均减小;对各力学参数的劣化规律及损伤机理进行了研究,建立了呈指数型衰减的模型,结果表明单轴抗压强度、弹性模量和纵波波速的劣化随冻融循环次数的增加而增大,但增大速率却逐渐减小,趋于稳定;最后,基于波阻抗为损伤变量,建立泥岩的冻融损伤方程,结果表明泥岩的损伤随着冻融循环次数的增加而增大,但增大速率逐渐降低。     

冻融循环条件下外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响

为评价外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响状况,采用水泥、消石灰、橡胶粉和高分子聚合物对AC-13和AC-16沥青混合料进行掺配,然后在冻融循环条件下通过劈裂强度评价其水稳定性能.首先通过高温稳定性、低温抗裂性及水稳性试验方法,确定了水泥和消石灰的最佳改性含量;其次通过沥青三大指标测试方法、弹性恢复试验及小梁弯曲试验分别获...     

冻融—硫酸盐干湿循环作用下复掺水泥砂浆性能研究

探讨了复掺粉煤灰、矿渣在冻融循环、硫酸盐干湿循环以及二者共同作用下的性能。通过研究其质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度等力学性能来对复掺比例进行讨论,得出了复合作用下的较优配合比.研究表明:随着循环次数的增加,试块破坏程度逐渐严重,质量损失率出现负增长现象,相对动弹性模量及抗压强度逐渐减小.掺入矿物掺合料的试件组(试验组)性能略差于未掺入矿物掺合料的试件组(对照组),水胶比越小,其试验组与对照组的数据曲线变化趋势越相似.复合作用下,试件的破坏程度相对单一作用下更严重,但是破坏过程相对平缓.     

温度循环对岩石物理力学性质影响试验研究

温度的交替性变化对岩体内部损伤加剧,岩石损伤的积累与发展,导致高寒区岩土工程发生破坏失稳。选取花岗岩、砂岩进行不同温度循环条件下的单轴压缩试验,分析花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度与温度循环次数的变化关系;对经历不同温度循环次数的岩石试件进行纵波波速测定,并引入纵波波速劣化度,定量分析温度循环对岩石的损伤。结果表明：花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度逐渐减小,且与温度循环次数拟合关系可表征为负指数变化关系;温度循环条件下,岩石试件的纵波波速随循环次数的增大而减小,温度循环初期,波速值变化速率较快,后期变化趋势基本平缓。试件纵波波速劣化度最大可达15.02%,表明温度循环对岩石产生明显损伤。研究为寒区岩土工程的稳定性分析提供试验依据,具有较高的参考价值。     

基于永久变形试验的沥青混合料损伤分析

为分析沥青混合料的损伤特性,进行了两种沥青混合料的重复荷载永久变形试验,采用Kachanov损伤律推导了沥青混合料的损伤演化方程,并根据试验结果确定了损伤参数.结果表明,耦合损伤的力学模型较好地描述了沥青混合料三阶段的变形特性.在荷载作用下,沥青混合料损伤单调增加,而接近破坏时损伤会急速发展;在较高的应力和温度条件下,损伤值较大,且损伤发展较快.荷载作用次数达到流动数时,2种沥青混合料的损伤值基本介于0.14～0.15之间,表明在永久变形的迁移期和稳定期同样存在损伤,只是损伤值较小,并且可以近似看成线性损伤,但将其忽略是不合理的.     

冻融循环-动水冲刷对间断级配沥青混合料特性参数影响

沥青路面在水、温和荷载长期作用下服役寿命明显降低.为探寻沥青混合料路用性能衰减规律,本文自主研发了沥青混合料动水冲刷模拟试验装置,对沥青混合料马歇尔试件开展多次冻融循环-动水冲刷循环作用,分析了沥青混合料特性参数变化规律,结合CT切片扫描,探寻了沥青混合料内部结构变化规律.结果表明:在冻融循环-动水冲刷循环前期,各特性参数都呈现出较快的增长或衰减;在外加动力水压作用下,沥青混合料内部吸水量会逐渐增加至饱水状态,沥青混合料试件内部的微开口孔隙会发生结构与形态的变化;经12次冻融循环-动水冲刷循环,沥青混合料的劈裂强度降幅高达65.44%.研究结果为深入了解沥青路面水损害机理提供了理论基础.     

橡胶颗粒低噪音路面水稳定性的改进方法研究

在沥青混合料中掺加废旧橡胶颗粒,破坏了沥青与矿料间的黏附力,无法形成很好的空隙率、饱和度和骨架结构,使抗水损害性能有所下降。在分析沥青路面水损害产生机理的基础上,通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,对掺加废旧橡胶颗粒后的普通AC-20沥青混合料进行了水稳定性分析,研究了水泥作为抗剥落剂及其用量对橡胶颗粒低噪音路面水稳定性的影响。试验分别采用0.5%、1.0%、1.5%、2.0%及不掺加五种不同剂量的水泥等质量代替矿粉,通过对五组试验的浸水残留稳定度和冻融劈裂残留强度比的对比分析,探讨了最优水泥用量。     

沥青混合料低温劈裂虚拟试验影响因素研究

基于离散元法(discrete element method, DEM)建立沥青混合料二维劈裂(indirect tensile, IDT)试验模型,研究集料模型、集料形状、空隙率,以及加载方位角等因素对混合料低温劈裂虚拟试验结果(劈裂强度和最大水平拉应力)的影响。结果表明：沥青混合料低温虚拟劈裂试验时,集料模型对数值模拟计算效率、内部结构中的接触力链和裂纹扩展路径等有很大影响;实际边界模型较等效椭圆形与等效多边形模型其数值模拟结果变异性较小;空隙率大小对劈裂强度及水平向最大拉应力有显著影响,随空隙率的增大两者均有不同程度的减小;不同加载方位角下的劈裂试验数值模拟结果呈各向异性。     

高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能评价

通过室内试验,分析了沥青混合料高温浸水和级配离析对沥青混合料抗拉强度的影响．针对残留马歇尔稳定度指标及冻融劈裂残留强度试验的不足,提出以浸水四点弯曲试验来评价高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能,着重探讨了不同离析程度（不同空隙率水平）对沥青混合料劈裂强度、四点弯曲强度的影响．研究结果表明,随着沥青混合料离析程度的增加,空隙率向2个极端发展,严重粗集料离析和严重细集料离析时混合料的空隙率相差10％左右;粗集料离析对劈裂强度和弯曲强度的影响大于细集料离析的影响;为了保证沥青混合料的抗水损害性能,应严格控制空隙率在4．5％～10％范围之外．采用高温浸水四点弯曲强度比作为沥青混合料水稳定性评价指标更为合理．