橡胶颗粒沥青砂非线性蠕变模型试验研究

为了研究橡胶颗粒沥青砂非线性蠕变回复行为,基于Schapery黏弹性模型理论,并结合改进型Swchartz黏塑性模型,提出一种改进的积分型本构模型;开展一系列橡胶颗粒沥青砂压缩蠕变试验,通过最小二乘法与改进欧拉法对实验数据进行拟合,确定模型中各参数;最后,利用模型对不同应力水平下橡胶颗粒沥青砂的蠕变回复行为进行预测。研究结果表明:该蠕变本构模型不仅能准确描述橡胶颗粒沥青砂蠕变过程中复杂的非线性黏弹塑性行为,并且可用来预测不同应力水平橡胶颗粒沥青砂蠕变特性;相比于其他模型,本文模型中参数的确定简单、方便。     

低温高应力下水工沥青混凝土粘弹特性实验研究

为研究水工沥青混凝土材料在低温高应力下粘弹特性,进行了不同温度和不同应力作用下材料的压缩蠕变实验.选择4种常见的粘弹性本构模型,编制非线性拟合程序,进行模型方程与实验曲线拟合,对比分析不同模型优缺点,得到最优模型并进行其参数与不同温度和加载应力的关系研究,结果表明,Burgers模型可以很好的反映水工沥青混凝土减速及等速蠕变两个阶段的粘弹特性,在低温和高应力条件下表现出更强的温度依赖性和敏感性.研究成果为水工沥青混凝土的工程应用提供数值计算依据.     

RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响分析

为了确定热再生沥青混合料合理的旧沥青路面材料(RAP)掺量,依托浙江省102省道杭昱线(临安段)旧沥青路面厂拌热再生利用试验路,通过大量室内试验,进行了不同RAP掺量的热再生沥青混合料AC-20C的目标配合比设计和路用性能分析.研究结果表明,旧沥青中掺加5%的再生剂和70%的新沥青,再生后的调和沥青可以达到A-70#目标沥青的性能要求;随着RAP掺量的增加,热再生沥青混合料的总最佳油石比和新料最佳油石比线性增加,而新沥青用量线性减少;RAP掺量在20%~40%之间时,热再生沥青混合料的各项路用性能均满足规范的技术要求,且随着RAP掺量的增加,热再生混合料的高温稳定性呈指数关系增强,低温抗裂性、抗渗性和抗滑性呈线性减弱,水稳定性在RAP掺量为30%时达到最大.为此,按30%RAP掺量铺筑了试验路,经通车两年考验,取得了优良的应用效果.     

基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究再生沥青混合料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程.结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高.     

煤直接液化残渣中的四氢呋喃可溶物对沥青流变性能的影响

为了研究从煤直接液化残渣(direct coal liquefaction residue,DCLR)中萃取得到的四氢呋喃可溶物(tetrahydrofuran soluble,THFS)作为改性剂对沥青流变性能的影响,选用SK-90作为基质沥青,分别制备了不同掺量(与基质沥青质量比分别为0%、4%、6%、8%、10%)的THFS改性沥青。通过应变扫描,首先确定沥青的线黏弹范围,其次在线黏弹范围内通过动态剪切流变(DSR)试验和弯曲蠕变劲度(BBR)试验得到车辙因子、疲劳因子、蠕变速率及蠕变劲度模量等,最后,结合CAM模型(一种在动态剪切作用下建立的可描述不同沥青材料宽温宽频主曲线的数学模型)物理参数的分析,对THFS改性沥青的流变特性进行综合评价。研究结果表明:随着THFS掺量的提高,THFS改性沥青的高温稳定性和感温性能越来越好,但低温性能和疲劳性能受到一定的负面影响;按照时温等效原则,复合出THFS改性沥青在45℃下的复数模量主曲线,并对其进行CAM模型拟合,拟合判定系数R~2均在0.999以上。利用CAM模型中物理参数对THFS改性沥青的黏弹特性进行评价,发现添加THFS后降低了沥青的温度敏感性,使其对路表温度变化的适应性增强。综合考虑THFS改性沥青各项性能,确定THFS最佳掺量应控制在6%以内。     

废弃纤维再生混凝土非线性蠕变模型

为研究废弃纤维再生骨料混凝土的蠕变过程,引入一个非线性黏性元件,与经典Burgers模型串联组成五元件六参数非线性蠕变模型。通过对废弃纤维再生骨料混凝土的拉伸蠕变试验,得到了不同体积率纤维掺量以及不同再生骨料取代率混凝土的拉伸蠕变柔度随加载时间的变化规律。参照蠕变模型中蠕变柔量与时间的关系式,通过基于Levenberg-Marquardt优化算法的混凝土蠕变参数识别,得到混凝土非线性蠕变模型的六个力学参数。模型拟合结果与试验结果一致,表明该模型能够较好地反映废弃纤维再生骨料混凝土的蠕变特性,也表明掺入0.12%体积率废弃聚丙烯纤维与50%再生骨料取代率的混凝土具有较好的经济实用价值。     

温拌再生沥青混合料路用性能研究

为研究不同RAP掺量对温拌再生沥青混合料路用性能的影响,提高旧料利用率,减少资源浪费,本文对RAP旧料各项性能指标进行分析,并设计温拌再生沥青混合料配合比,通过车辙试验,小梁弯曲试验及冻融劈裂试验对温拌再生沥青混合料路用性能进行评价.结果 表明,温拌再生沥青混合料高温性能随RAP掺量增大而增大,低温性能随RAP掺量增大...     

老化沥青介入下SBS改性沥青特性研究

目的通过分析不同老化沥青掺量(0%、10%、20%、30%)的再生沥青的温度敏感性、高低温性能、蠕变疲劳性能和微观分析等,系统地研究老化沥青介入下SBS改性沥青的特性.方法对不同沥青的动力黏度、黏温指数(VTS)进行测定和分析;采用高温动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪、直接拉伸仪对样品试验,利用荧光显微镜分析了沥青样品成分.结果在高低温下,再生沥青的黏度变化不一致;当老化沥青掺量大于30%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;随着老化沥青掺量的增加,再生SBS改性沥青具有更好的高温抗车辙性能,临界开裂温度温度则不断升高;老化沥青少量掺加有利于提高再生沥青的疲劳寿命,大量掺加会降低沥青的蠕变疲劳性能.结论随着老化沥青掺量的增加,再生SBS改性沥青具有更好的高温抗车辙性能,但再生沥青的低温开裂性降低,蠕变疲劳性能下降,SBS分布变得不均匀且粒径大小不一.     

纤维含量特征参数对纤维沥青混凝土黏弹性力学模型的影响

通过聚酯纤维沥青混凝土小梁的弯曲蠕变试验,研究纤维体积率和长径比对沥青混凝土黏弹性力学模型参数及黏弹性能的影响.结果表明:随纤维体积率和长径比的增大,纤维对沥青混凝土弯曲蠕变变形的约束能力先增强然后减弱;纤维含量特征参数能综合反映纤维体积率和长径比的影响.在此基础上,建立了考虑纤维含量特征参数影响的纤维沥青混凝土黏弹性力学模型.试验研究和理论分析表明,聚酯纤维沥青混凝土的最佳纤维体积率为0.35%、长径比为324、纤维含量特征参数为1.128.     

基于RAP全掺量下再生温拌沥青混合料路用性能研究

为实现资源的循环利用,降低高温作用对沥青的二次老化,引入N24型再生剂、A型合成蜡类温拌剂对RAP全掺量下再生温拌AC-16C沥青混合料展开研究.通过RAP原材料试验,确定RAP的矿料级配及油石比.在再生剂、温拌剂及再生温拌沥青等原材料研究的基础上制备再生温拌沥青,评价不同再生剂掺量下再生温拌沥青性能的改善情况,同时确定再生剂掺量为4%、温拌剂掺量为3%时沥青混合料的施工温度.通过对再生温拌沥青混合料开展高温抗车辙、抗水损害及低温抗开裂等试验,评价再生剂掺量对再生温拌沥青混合料路用性能的影响.结果表明,RAP中的粗集料发生了细化,但整体矿料级配与原矿料目标级配相当,无需对RAP进行级配调整;再生剂掺量为4%时,再生沥青性可能恢复到原道路石油沥青水平;3%温拌剂的掺入,沥青混合料拌和及压实成型温度分别降低30、40℃;再生剂掺量为4%时,再生温拌沥青混合料整体路用性能最优.     

基于内聚力模型的再生沥青混合料低温断裂性能研究

内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机分布模型两类。研究-10℃时不同RAP掺量(0、25%、50%、75%、100%,质量分数)对再生沥青混合料SCB试件应力强度因子K_IC、断裂能G_F和抗裂指数I_CR的影响。研究结果表明：无RAP掺入的SCB试件具有较好的断裂性能;随着RAP掺量增大,应力强度因子K_IC、断裂能G_F和抗裂指数I_CR均减小,表明RAP的掺入会削弱沥青混合料的低温断裂性能;采用有限元模型得到的断裂参数与室内试验结果一致;相比于集料同分布模型,集料随机分布模型各评价指标的变异性系数整体更大,表明集料分布状态对开裂结果有一定影响;当计算样本足够多时,这两类模型获得的抗裂参数变化规律一致,可有效评价再生沥青混合料断裂性能。     

Evotherm温拌再生沥青流变特性

为探究RAP料中回收沥青掺量对温拌再生沥青流变性能的影响,在Evotherm温拌沥青中分别掺量0%,10%,20%,30%,40%和50%的回收沥青制备温拌再生沥青.采用粘度试验、温度扫描试验和弯曲梁流变试验分别对温拌和热拌再生沥青的流变性能进行对比研究,并对温拌再生混合料的路用性能进行了验证.试验结果表明:Evotherm温拌再生沥青的流变性能优于热拌再生.随着回收沥青结合料掺加的增加,温拌再生沥青的粘度值、车辙因子、破坏温度值和蠕变劲度S值逐渐增大,而蠕变速率m逐渐变小,说明Evotherm温拌再生沥青和易性变差,高温性能变好,而低温抗裂性能变差.另外,掺加40%RAP料的温拌再生沥青混合料具有优良的路用性能.并建议回收沥青结合料的掺量为40%.     

RAP掺量对半柔性路面路用性能的影响

为了探究再生沥青混合料(RAP)掺量对再生半柔性路面路用性能的影响,以体积法设计基体沥青混合料级配.通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂实验、低温劈裂实验及车辙实验,分析评价不同RAP掺量再生半柔性路面路用性能.结果表明:RAP材料的变异特性、RAP掺量变化等因素使不同路用性能呈现不同变化趋势;当RAP掺量较低时,相关路用性能指标表现良好,当RAP掺量过高时,路用性能明显下降,且劈裂抗拉强度比不满足规范要求;RAP掺量对车辙深度、劈裂抗拉强度和残留稳定度影响较大.     

不同工况对再生沥青混合料压实特性的影响

为研究级配、废旧沥青混合料(Reclaimed asphalt pavement, RAP)掺量、压实温度对再生沥青混合料压实特性指标空隙率、压实能量指数、压实速率、锁点的影响。设计正交试验,采用极差、方差分析因素与压实特性指标之间的影响程度,建立因素与压实特性指标之间的回归模型,分析了变化规律。在此基础上,采用实体工程进一步论证了不同因素对压实特性的影响。研究结果表明：级配、RAP掺量、压实温度均显著影响再生沥青混合料压实特性指标,级配的影响程度最高,RAP掺量影响程度相对较低;因素与压实特性指标空隙率、压实能量指数之间满足二次回归模型,且空隙率、压实能量指数与级配、RAP掺量、压实温度的变化呈负相关;以福银高速三明段养护工程为例,进一步论证了级配对再生沥青混合料空隙率的影响,发现越细的级配越容易压实。     

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.     

RAP掺量对反应型冷拌再生沥青混合料性能的影响

为了确定反应型冷拌再生沥青混合料合理的沥青路面回收材料(RAP)掺量,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验研究不同RAP掺量对再生沥青混合料最佳沥青用量、马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性以及低温抗裂性的影响。试验结果表明:随着RAP掺量增加,最佳沥青用量降低,稳定度下降,高温稳定性增强,水稳定性和低温抗裂性减弱。RAP最佳掺量为40%,对应的最佳沥青用量、初始稳定度(2 h)及成型稳定度(12 h)分别为4.2%、4.37 kN和9.57 kN,浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比能达到83.3%和76.1%,动稳定度为3 771次/mm,最大弯拉应变为2 406.94με。     

橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

以橡胶沥青再生混合料为研究对象,对冻融前后的小梁试件分别进行低温弯曲试验,研究不同胶粉掺量(6.4%,9.2%和14.1%)、不同胶粉细度(20目,40目和80目)和不同RAP掺量(25%,35%和50%)条件下的橡胶热再生沥青混合料的低温性能.基于工业CT无损检测技术,对冻融前后的橡胶热再生混合料试件分别进行扫描,并定量表征冻融前后试件体积指标的变化.研究结果表明:RAP掺量为25%,胶粉细度为80目,胶粉掺量为9.2%的橡胶热再生沥青混合料冻融后的低温性能下降幅度最小;相较于基质沥青热再生混合料,橡胶沥青热再生沥青混合料具有更好的耐久性及低温性能;通过对比工业CT扫描结果发现,冻融后的橡胶热再生沥青混合料试件闭口空隙率增大了20.3%,且在0~25mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%,在25~50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%.     

旧沥青混合料对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

在分析旧沥青混合料(RAP)特性及其在混合料中作用的基础上,研究泡沫沥青冷再生混合料旧沥青老化程度、旧沥青含量以及铣刨料的掺量等对再生混合料性能的影响.研究得出,在同一泡沫沥青用量下,旧沥青老化越严重,其混合料的空隙率越大,劈裂强度和水稳性越差.但旧沥青老化严重的铣刨料,其60℃稳定度相对较高,说明高温性能增强.此外,在某一固定的泡沫沥青用量下,RAP掺量越多,混合料的空隙率越大,高温稳定性、水稳性越差.研究表明:RAP掺量并不是越多越好,如本文研究的泡沫沥青冷再生混合料为使抗拉性能及水稳性满足中等以上交通公路要求,RAP掺量不宜超过77%.为使60℃稳定度满足重交通公路要求,RAP掺量不宜超过70%.     

旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响分析

为了研究旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响,采用冻融劈裂与水损坏敏感试验(MIST)研究混合料抗水损害性能,采用半圆弯曲试验研究混合料抗裂性能,采用标准贯入试验(SPT)研究混合料动态模型变化趋势。结果表明:随着回收沥青路面材料(RAP)含量的增加,水处理后沥青混合料弹性模量比逐渐提高,水对弹性模量的衰减程度影响相对较低;混合料破坏时的耗散徐变应变能DCSEf先增加后减少,温拌再生沥青混合料中存在一个最佳的RAP含量;旧料的增加在一定程度上降低了沥青混合料的抗开裂能力,使混合料向脆化方向发展,当旧料掺量达到一定水平后,再生沥青混凝土的抗裂性能将不再降低;同等条件下,RAP掺量越大,再生混合料动态模量越大,混合料表现出更多的刚性,更趋于脆性,随着试验温度的提升,温拌再生沥青混合料的动态模量更多地显现出黏弹性特征;相同RAP含量时,热再生沥青混合料浸水后抗变形能力、抗裂能力及动态模量均高于同等条件下的温拌再生混合料;热再生条件下能融化RAP料表面旧沥青的数量比温拌条件时多,使混合料更密实,其体积特征的变化带来了性能的差异。     

沥青混合料损伤蠕变模型试验研究

在三元件黏弹性模型基础上耦合一个连续性损伤因子,构建一个能够描述沥青混合料三阶段蠕变全过程的损伤蠕变模型。综合考虑黏弹性特性与损伤机制,推导了该模型的本构方程,分析了沥青混合料的蠕变特性。通过沥青混合料在不同应力水平下的单轴压缩蠕变实验,编制非线性拟合程序,得到模型参数和损伤演化曲线。将不同应力条件下模型预测值与实验结果进行对比,结果表明,该模型能准确反映不同应力水平下沥青混合料蠕变过程三个阶段的特征和进入破坏阶段的临界时间。