基于正戊烷沥青质的温拌沥青老化动力性能

在不同老化温度和老化时间下,对温拌沥青、基质沥青进行了老化试验,测试了老化前后沥青中正戊烷沥青质含量,建立了以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学模型,计算了老化反应速率常数和老化反应活化能等参数,据此对比研究了温拌沥青与基质沥青的老化动力特性.研究结果表明:沥青老化遵循一级反应动力学方程,老化过程中正戊烷沥青质含量均随时间的延长和温度的升高而增大,而温拌沥青具有较低的反应速率常数和较高的反应活化能,因此抗老化性能更好.以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学方程,能够较好地区分温拌沥青与基质沥青老化过程的差异.     

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.     

基于粘弹性理论的沥青混合料劈裂疲劳寿命预测

以粘弹性理论为基础,用拟应变来代替实际应变,建定了劈裂疲劳的破坏标准,推导了沥青混合料劈裂疲劳寿命预测模型。通过劈裂蠕变试验确定了蠕变柔量、m值、松驰模量以及拟应变等模型参数,预测了AC13沥青混合料在0.1和0.15应力比下的劈裂疲劳寿命。最后经劈裂疲劳试验验证,修正了预测模型。结果表明,预测模型可以较为准确预估劈裂疲劳寿命,其离散性小于传统的劈裂疲劳试验;可以大幅度减少试验量,节约试验时间;推荐的修正系数k为0.757~0.713,可供今后研究参考。     

基于连续变温的沥青路面车辙模拟分析

针对车辙产生的外部影响因素(温度、荷载),在对典型路面结构温度场分析以及材料特性试验的基础上,采用合理的车辙计算模型和考虑连续变温的模拟分析方法,利用ABAQUS模拟分析了不同温度场、不同接地压力下车辙的变化规律.结果表明:通过路面温度场的引入和定义材料参数随温度场变化,利用连续变温的路面车辙模拟分析方法可以更加符合实际的进行车辙模拟分析;车辙主要产生于平均气温高于20℃的高温季节的高温时段;在温度条件和累积作用时间相同的情况下,车辙量随接地压力的增大而增加,且基本成线性增长关系,而实际车辆超载时,路面车辙将呈非线性显著增大.     

沥青混合料高温稳定性的单轴静载蠕变试验

为探讨油石比和空隙率对沥青混合料高温性能的影响,对AC-20改进型沥青混合料进行了单轴静载蠕变试验研究。结果表明,流变时间Ft值与混合料高温稳定性有较好的相关性,Ft值越大,混合料的高温抗变形能力越好;柔量—时间半对数曲线直线部分的截距a值和斜率m值越大,混合料的高温性能越差,相关性相对较差。当空隙率大于4%时,空隙率越小,混合料高温性能越好;在最佳油石比下,混合料具有较好的高温性能。     

透光混凝土材料比选与路用性能评价

为了探索寻找一种适用于光伏道路的新型混凝土材料并提高废旧玻璃的再利用率,适应绿色交通发展需求,通过耐黄变试验及透光性能试验对多种材料比选,制备了一种以废旧钢化玻璃为集料、环氧树脂为胶结料的透光混凝土面层材料.通过评价其路用性能验证了其作为一种道路混凝土材料的可行性.研究结果表明:环氧树脂相比于其他透明树脂有更好的耐黄变性能,并且体积和质量指标相对稳定,损失率不超过1％;废旧钢化玻璃作为集料,其技术指标符合规范要求,具有良好的透光性能和经济效益,并能够提高废旧资源的利用率.所制备的透光混凝土由于使用树脂材料,其低温性能、水稳定性以及有无水分情况下的抗滑性能均符合规范要求.     

连续变温下沥青路面车辙分析与高温预警

以南京地区气候特征为例,采用连续变温车辙分析方法模拟不同温度场、不同接地压力下沥青路面车辙的变化规律,分析影响车辙的显著因素,并据此建立考虑气候的日车辙预估模型.结果表明,利用连续变温的路面车辙模拟分析方法可更符合实际地进行车辙模拟分析;车辙主要产生于平均气温高于20℃的高温季节的高温时段,且车辙日发展规律呈"S"曲线.因此以5月份平均气象条件下车辙量为基准,提出以车辙指数IRD为依据的高温预警等级与防护措施.     

沥青混合料永久变形的弹黏塑-损伤力学模型

对Burgers模型中串联黏壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与黏塑性元件串联组成.综合运用黏塑性力学和损伤力学理论,同时引入应变硬化变量和损伤软化变量,建立了基于应变硬化理论的沥青混合料损伤蠕变模型.再采用半正矢波间歇荷载模拟实际路面轮载作用,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的弹黏塑性损伤力学模型.根据室内重复荷载永久变形试验结果,运用最小二乘法原理,得到了弹黏塑性损伤力学模型的相关参数,并对该模型进行了验证.验证结果表明,该模型可以全面、统一地描述沥青混合料永久变形的三阶段特性.     

集料特性对集料-改性乳化沥青胶浆黏度的影响

采用不同粒径的石灰岩、玄武岩及花岗岩细集料制备了集料-改性乳化沥青胶浆,测试了集料的化学成分、比表面积和表面电荷特性以及胶浆的黏度,分析了集料特性对胶浆黏度的影响规律.结果表明:随着改性乳化沥青的破乳,沥青胶浆的黏度逐渐增大,并趋于稳定;酸性集料胶浆的黏度达到稳定状态所需的时间最短;同种岩性的集料比表面积越大,集料胶浆的初始黏度越大,而胶浆黏度达到稳定所需的时间越短;同等粒径下,集料表面ζ电位值越高,胶浆初始黏度越小,而胶浆黏度达到稳定所需的时间越长;胶浆黏度稳定所需的时间越短,表明乳化沥青破乳越快,即可供施工的时间越短.     

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.