预测沥青混合料疲劳寿命的耗散能方法

沥青混凝土路面疲劳寿命预测对路面的设计、施工具有重要的意义。在实验的基础上,对耗散能理论预测方法的基本原理、影响因素、控制因素以及内部机理进行了分析和研究,并根据分析结果探讨了沥青混合料疲劳寿命的综合控制参数。     

沥青混合料的疲劳性能研究

文章针对目前常用的通过建立初始力学响应与疲劳寿命之间关系,分析混合料疲劳性能,预测沥青混合料疲劳寿命的方法的缺陷,运用耗散能理论,对疲劳能耗及疲劳方程进行了分析,根据试验结果及线性关系,可得到沥青混合料的疲劳特性及疲劳规律。     

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。     

基于应变控制的沥青混合料疲劳寿命预测

在应变控制模式下对3种不同级配的沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验,对采用耗散能相对变化率的突变点(判据1)和劲度模量下降至初始劲度模量的50%(判据2)两种失效判据得到的沥青混合料疲劳寿命进行了对比,并针对两种失效判据构建了疲劳寿命预测模型.结果表明:混合料的初始劲度模量随应变水平及公称最大粒径的增大而减小;以判据1为失效判据时,同一沥青混合料在不同应变水平下破坏时的劲度模量基本相同,不同沥青混合料破坏时的劲度模量随公称最大粒径的增大而减小,获得的疲劳寿命比以判据2为失效判据获得的疲劳寿命长;沥青混合料的疲劳寿命随应变水平及公称最大粒径的增大而大幅减小;判据1对应的疲劳寿命预测模型准确性更高.     

用粘弹性理论预测沥青混合料的劈裂疲劳寿命

基于粘弹性理论,用拟应变来代替实际应变,建定了劈裂疲劳的破坏标准,推导了沥青混合料的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、斜率、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地预估劈裂疲劳寿命,其离散性小于传统的劈裂疲劳试验,并可以大幅度减少试验量,节约试验时间.文中还给出了一个推荐的修正系数值,即0.713～0.757.     

基于能量耗散历史的沥青混合料疲劳损伤特性研究

为弥补耗散能相对变化率(RDEC)法研究沥青混合料疲劳损伤特性的缺陷,通过分析RDEC的演化规律指出RDEC法的不足,采用单调递增的累积耗散能定义新的能量参数累积耗散能相对变化率(RCDEC),并分析其演化规律.采用RCDEC定义沥青混合料的疲劳损伤,并建立疲劳损伤模型来分析疲劳损伤演化规律;同时采用RCDEC分析沥青混合料的疲劳损伤抵抗能力.结果 表明:RDEC无法区分和表征不同条件下沥青混合料的非线性连续损伤演化行为;而RCDEC能够充分考虑沥青混合料的能量耗散历史,区分和表征非线性连续损伤演化行为;提出的疲劳损伤模型可以准确地描述沥青混合料的非线性连续损伤演化行为;RCDEC能够反映沥青混合料的疲劳损伤抵抗能力,RCDEC的提高会导致沥青混合料疲劳损伤演化速率加快,相应的疲劳寿命减小.     

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...     

沥青混合料疲劳失效判据探讨及验证

鉴于目前对于沥青混合料的疲劳失效判据国内外未达成共识.在耗散能方法的基础上,采用耗散能相对变化率表征沥青混合料疲劳试验过程中的损伤演化程度,结合四点弯曲疲劳试验,提出采用基于可变步长的耗散能相对变化率的突变点作为疲劳失效判据,并给出了理论解释.最后在此失效判据下,验证了文中方法的可行性,并证明了所提出的疲劳性能预测模型独立于荷载控制模式.     

研究沥青混合料的离散单元法

沥青混合料具有典型的黏弹性能,首先对离散单元法进行了简要介绍,提出了采用这种方法分析沥青混合料粘弹性能的理论以及分析路线和方法,并对黏弹性能分析迭代过程中关键的时间间隔Δt的取值进行了重点的分析和讨论。最后通过实例,验证了应用离散单元法分析沥青混合料的优点。     

SEAM沥青混合料疲劳性能研究

SEAM沥青对于提高混合料的高温性能有着显著的成效,而在此情况下需要对于混合料的疲劳性能进行评估,通过与普通沥青混合料疲劳性能的对比,室内试验结果表明,由于提高了沥青的劲度,SEAM沥青混合料的疲劳性能略低于常规普通沥青混合料。     

不同设计方法下沥青混合料疲劳性能研究

根据厚沥青面层的自身受力特点,采用应力控制模式对旋转压实剪切实验机(GTM)旋转压实与马歇尔击实两种设计方法下的不同混合料的疲劳性能进行了对比评价.研究表明在材料试验设备MTS810上采用应力控制模式比较与评价不同设计方法下混合料的疲劳性能是可行的,在应力控制模式下旋转压实设计出的混合料疲劳性能优于马歇尔击实设计出的沥青混合料疲劳性能,并研究了公称最大粒径对混合料疲劳性能的影响.     

基于低温性能的橡胶颗粒环氧沥青混合料研究

为了分析橡胶颗粒对环氧沥青混合料低温性能的改善作用,在选择形状特征及硬度合适的橡胶颗粒的前提下,基于抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、脆化点温度及应变能密度对不同橡胶颗粒体积掺量下的环氧沥青混合料的低温性能进行研究,并通过室内试验对不同橡胶颗粒体积掺量下的环氧沥青混合料的水稳定性及高温性能进行验证.结果表明:橡胶颗粒的细长扁平颗粒含量越小、邵尔A型硬度越大,橡胶颗粒环氧沥青混合料的压实效果及抗松散性越好;体积掺量合适的橡胶颗粒对环氧沥青混合料的抗弯拉强度、水稳定性及高温性能影响不大,但能显著提高其低温变形能力,降低其脆化点温度,改善其低温性能;在-15℃时,5%橡胶颗粒体积掺量下的环氧沥青混合料相对未掺加橡胶颗粒的环氧沥青混合料,应变能密度提高了108.0%.     

骨料级配对相变沥青混合料性能的影响

相变沥青混合料是一种可以调节沥青混凝土路面温度的新型功能性路面材料,其中,沥青混合料骨料级配对相变沥青混合料的路用性能和调温性能有何影响值得深入研究。本文选择两种复合定型相变材料(CPCM)石蜡/膨胀石墨/高密度聚乙烯(简称为PHDP)和道路温度调节材料(简称为DTC)两种相变材料,首先利用傅里叶红外光谱(FT-IR)试验,对CPCMs与沥青之间的反应进行了定性分析。其次,分别制备级配类型为AC-16与AC-20的相变沥青混合料,通过路用性能试验和调温试验评价不同骨料级配对相变沥青混合料路用性能与调温效果影响影响。结果表明,两种CPCM与沥青之间均为物理反应;相比级配类型AC-16,AC-20可以显著提高含PHDP的相变沥青混合料的路用性能与调温效果,但是对于含DTC的相变沥青混合料的改善效果不显著。     

橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能影响因素分析

通过室内小梁弯曲疲劳试验,对影响橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能的因素进行了研究.采用方差法分析各因素的显著性,得到不同试验条件下的疲劳寿命预估模型.研究结果表明:混合料的疲劳寿命在一定范围内随温度升高而逐渐降低;随沥青用量、橡胶颗粒掺量的增加疲劳寿命先增大后减小;沥青的针入度越大,软化点越小,混合料的疲劳寿命越低;各因素对疲劳寿命的影响顺序为:温度橡胶颗粒掺量沥青种类沥青用量.     

溶解性胶粉改性沥青混合料疲劳性能

应用四点弯曲疲劳试验机BFA(beam fatigue apparatus)对溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳性能进行研究,并在相同空隙率下对溶解性胶粉改性沥青密级配沥青混合料(AC13)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性沥青密级配沥青混合料(SBS-AC13)完成了考虑自愈合影响的疲劳性能比较,进一步完成溶解性胶粉改性沥青与SBS复合改性沥青混合料AC13的疲劳性能和高温性能研究.结果显示:归一化劲度次数积疲劳寿命比50%初始模量降低疲劳寿命更适合用于评价溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命;总结溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳性能与应变、沥青用量和空隙率等三个因子的相关性,提出溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳方程;在4%的设计空隙率下,无论是否考虑自愈合的影响,SBS-AC13的疲劳寿命均高于溶解性胶粉改性沥青AC13,但溶解性胶粉改性沥青AC13的自愈合能力高于SBS-AC13;在4%的设计空隙率下,无论是否考虑自愈合的影响,溶解性胶粉复合SBS改性沥青AC13的疲劳寿命均达到SBS-AC13疲劳寿命的2倍,其自愈合能力高于SBSAC13,且高温性能亦远优于SBS-AC13.     

基于累计耗散能量比的改性沥青疲劳性能

通过对不同改性沥青的流变性能试验,分析了基于累计耗散能量比(DER)的改性沥青疲劳性能指标,研究了不同嵌段比的改性沥青的疲劳性能,并根据DER进行对比分析.基于改性沥青的疲劳性能特点,在室内通过弯曲疲劳性能试验进一步验证了用DER评价改性沥青疲劳性能的有效性,为改性沥青的疲劳性能判定提供了新的参考指标.     

脱硫橡胶沥青及其混合料性能研究

为了研究脱硫橡胶沥青及其混合料的性能,研究首先对脱硫橡胶沥青的溶胀机理与溶胀特点展开研究,其次对脱硫橡胶沥青与KLMY90#基质沥青、普通橡胶沥青(40目)进行性能对比性试验,再对脱硫橡胶沥青胶浆的锥入度、抗剪强度、粘结强度进行试验研究,最终对脱硫橡胶沥青混合料的路用性能进行检测。研究结果表明:脱硫橡胶沥青中不存在橡胶颗粒核心且溶胀过程中伴有大量的化学反应;脱硫橡胶沥青各项性能均优于普通橡胶沥青,且克服了普通橡胶沥青高黏度、易离析、高温贮存稳定性差等缺点;脱硫橡胶沥青胶浆抗剪强度大、与矿料粘结力强;脱硫橡胶沥青混合料具有良好的路用性能。