沥青混合料非线性蠕变模型及其参数确定

根据沥青混合料3阶段的蠕变特性和混合料全过程应力-应变曲线,对Burgers模型中的粘弹性弹簧进行改进,认为其弹性模量随应变增大而减小;推导了非线性蠕变模型的本构方程,给出了蠕变应变、蠕变速度和蠕变加速度的解析表达式;进行了模型稳定性分析,给出了模型稳定条件和蠕变破坏时间的定义;运用最小二乘法原理,建立了模型参数的确定方法;最后通过两个实例验证了模型的准确性和适用性.研究结果表明,非线性蠕变模型较好地反映了沥青混合料3阶段的蠕变过程,蠕变破坏时间也可作为研究沥青混合料蠕变性能的一个新指标.     

基于一种新型蠕变试验仪的沥青蠕变性能

目的研究温度和应力水平对不同种类沥青蠕变性能的影响规律,促进黏弹性理论及其试验设备与方法在沥青试验测试中的应用.方法利用一种新型蠕变试验仪研究温度和应力水平对5种沥青蠕变总应变、蠕变回复率和蠕变劲度的影响.结果相同应力水平下,随着温度的升高5种沥青的蠕变总应变不断增大,蠕变回复率逐渐减小,蠕变劲度不断减小;20℃较低应力水平下,蠕变总应变与应力水平近似成直线关系,多数沥青的蠕变回复率随着应力水平的增加不断减小,各应力水平下的蠕变劲度曲线基本相同.结论添加SBS和橡胶粉改性剂可以有效减小沥青的总应变,并且提高弹性变形的比例,老化过程可以很大程度的改变沥青的蠕变性能,添加再生剂可以恢复沥青的黏弹性质;在双对数坐标轴下,5种沥青的蠕变劲度与时间具有比较好的线性关系,幂函数能够很好地表征沥青蠕变劲度与时间的关系.     

基于动态蠕变试验的沥青混合料黏弹性分析

基于沥青混合料Burgers模型的黏弹性理论,通过动态蠕变试验进行AC-20黏弹性分析,得到不同温度及应力下的混合料变形特征曲线及Burgers模型4个参数的变化规律.结果表明:在同一温度下,随应力水平增加,永久变形随之增大,稳定期永久应变发展速率增大且破坏期提前到来,Burgers模型参数中E1、E2增大,η1、η2减小;在同一应力水平下,永久变形会随温度升高而增大,同时E1、E2减小,η1、η2增大.因此应力及温度对沥青混合料黏性及弹性影响程度不同,随着应力增加,弹性增强而黏性降低;随温度升高,则弹性降低而黏性增加,该结论与路面实际使用状况一致.     

基于抗裂性能的沥青混合料低温弯曲蠕变试验

采用KLM70#、KLM90#、KLM110#和科氏SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)改性沥青及AC-13、JW-13、Sup-13三种级配的混合料,分别进行低温弯曲蠕变试验来评价沥青混合料的低温抗裂性,评价指标为蠕变速率、应力水平,研究了老化及不同油石比对弯曲蠕变试验结果的影响.结果表明:就抗裂性而言,大标号沥青优于...     

重复荷载下沥青混合料变形的粘弹性有限元分析

沥青混合料是典型的粘弹性材料,广义Maxwell粘弹模型能很好地描述沥青混合料的变形规律。通过拟合AC-13C基质、改性沥青混合料的静载蠕变试验数据获得广义Maxwell模型的Prony系列系数,采用加载0.1s、卸载0.9s的半正弦波间歇荷载模拟路面实际的车辆荷载,对重复荷载作用下的沥青混合料进行粘弹性有限元分析,预测出重复荷载作用下AC-13C基质、沥青混合料的变形,与实测变形相比具有很好的一致性。粘弹性有限元方法预测出的应变包括弹性应变和蠕变应变,而蠕变应变直接导致永久变形的产生,通过分析蠕变应变可以判别沥青混合料的弹性恢复能力。     

考虑沥青混合料空隙率的蠕变特性及改进Burgers模型

为了更为精确的分析不同空隙类型沥青混合料的抗变形性能的影响,在经典的Burgers模型上进行改进,添加了一个非线性元件,得到改进的Burgers模型,将模型的宏观参数转化为离散元PFC的微观参数,植入PFC程序,用于分析不同空隙特征沥青混合料的抗变形性能。结果表明：改进Burgers模型能较好地表征空隙率较大的沥青混合料的蠕变特性,且空隙率较大的沥青混合料在加载过程中相比与空隙率较小的沥青混合料的非线性蠕变变形更为明显,同时,改进Burgers模型可较好地预测在不同温度条件下不同空隙类型的沥青混合料的蠕变变形。用于研究大空隙特征沥青混合料OGFC-13时,当空隙率增大2%时,沥青混合料蠕变变形最大可增大1/2,当空隙率增大10%时,沥青混合料蠕变变形可增大近6倍。     

基于Drucker-Prager模型的沥青混合料细观尺度蠕变特性分析

长期行车荷载作用条件下沥青混合料具有典型的蠕变特性,然而宏观的室内性能评价试验难以表征细观结构对混合料蠕变性能的影响规律。本文基于粉胶比控制原理计算出最大公称粒径为1.18 mm的沥青砂浆级配,并通过回弹模量及静压单轴蠕变试验获得沥青砂浆相粘弹特性;基于数字图像处理技术建立考虑砂浆与粗集料二组分的沥青混合料细观结构模型,通过非线性拟合获取Drucker-Prager模型蠕变性能参数;利用有限元方法完成荷载作用条件下的模型蠕变分析。计算结果表明:模型结果在误差允许范围内可以表征材料的蠕变变形趋势,细观骨架结构、粗集料粒径尺寸及朝向的合理组合能提高沥青混合料承受长期行车荷载作用的能力。     

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。     

湖沥青改性沥青及沥青混合料低温性能研究

采用延度试验和弯曲梁流变试验对不同TLA掺量改性沥青的低温性能进行研究,并利用差热扫描(DSC)研究不同TLA掺量的改性沥青组分在温度变化过程中的状态变化,最后通过低温小梁弯曲试验对混合料的低温性能进行评价.结果表明:随着TLA的掺量增加,湖沥青改性沥青的延度值逐渐减小、蠕变劲度S值和玻璃化转变温度Tg逐渐增大,TLA改性沥青的低温抗开裂能力变差,掺加35%TLA的改性沥青混合料的破坏应变与SBS改性沥青混合料破坏应变值相差不大;三种TLA掺量的湖沥青改性沥青的吸热峰都出现在125~145℃之间,加入TLA后,吸热峰位置的变化说明沥青组分的存在方式、数量以及相态转化方式发生了变化.     

BBR试验的沥青低温性能及粘弹性分析

采用低温小梁弯曲试验(BBR)对6种不同种类的沥青低温性能进行评价,利用时间温度等效原理获得了沥青的低温劲度模量主曲线,通过Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及其劲度模量主曲线进行拟合.结果表明:沥青的劲度模量衰减速度依赖于温度,温度越高、低温性能越好,劲度模量衰减速度越快,且在蠕变的起始阶段衰减最迅速;Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及劲度主曲线均具有较高的拟合程度;蠕变劲度曲线及劲度主曲线在拟合时首尾两端相对误差较大,中间段相对误差小,同时BBR试验劲度度曲线的拟合相对误差明显小于模量主曲线的相对误差.