沥青混合料动态模量主曲线方法对比分析

为了更好地研究沥青混合料的动态特性,在4.4、21.1、37.8、54.4℃这4个试验温度下对沥青混合料进行简单性能试验(SPT),获得动态模量随加载频率的变化规律,然后基于时-温转换原理,采用WLF法和二次多项式法对数据进行非线性拟合,以此建立动态模量主曲线模型,并对两种方法进行分析。结果表明:1)相同试验温度下,沥青混合料动态模量随荷载加载频率增大而增大,相同加载频率下,沥青混合料动态模量随试验温度升高而降低,且试验温度越低时,加载频率的影响越显著;2)WLF法和二次多项式法均可拟合动态模量主曲线,拟合度分别为0.899和0.998。相较而言,二次多项式法能有效减少预测误差,主曲线模型拟合度和光滑程度更高,能够更准确地描述沥青混合料粘弹性动态响应的影响。     

基于弯曲试验模式的环氧沥青混合料动态模量

为研究环氧沥青混合料的动态特性,采用弯曲试验模式,测试并分析-15,5,25,45,60℃以及0.1,0.5,1.0,5.0,10.0,20.0 Hz条件下环氧沥青混合料的动态弯曲模量及其应力依赖性,依据时-温等效原理和WLF模型建立了动态弯曲模量主曲线,并与改性沥青SMA进行对比.研究结果表明:环氧沥青混合料动态弯曲...     

基于MHN复数模量模型的沥青玻璃化转变温度确定方法

为了更方便地量化玻璃化转变温度,采用动态剪切流变仪测定了70#和90#基质沥青的黏弹性特征,并结合MHN复数模量主曲线模型,提出了用黏弹性参数直接计算玻璃化转变温度的方法.首先基于MHN模型,采用不同恒温条件下的动态剪切试验频率扫描数据,建立储能模量和损耗模量主曲线;然后计算损耗模量峰值位置的缩减频率,由WLF方程推导出玻璃化转变温度表达式.结果表明:MHN模型能准确地表征基质沥青的储能模量和损耗模量主曲线;由MHN模型确定的玻璃化转变温度随着参考频率的增大而升高.用MHN模型可以有效地确定沥青的玻璃化转变温度,计算值与温度扫描试验测定结果一致.     

沥青混合料时间-温度-老化等效性原理及应用

粘弹性材料力学行为的主要特征是它的时间相关性,其本质在于材料内部时钟或特征时间的存在,这个特征时间受多种因素的影响,研究材料特征时间变化往往采用材料粘度的自由体积理论.根据自由体积理论,推导了表征时-温等效关系的WLF方程.老化同样影响材料的粘度,由已有的蠕变试验结果推导了沥青混合料的时间-温度、时间-老化、温度-老化等效关系式,这对研究沥青混合料的力学行为、结构分析以及寿命预估等具有重要的意义和价值.     

沥青混凝土内时本构模型

基于Gibbs自由能公式,推导了沥青混凝土的内时本构模型.模型考虑沥青混凝土的温度敏感性和非线性,体积模量、剪切模量、强化函数和内变量的演化方程为绝对温度的函数,并且体积模量和剪切模量分别是第一应力不变量和第二偏应力不变量的非线性函数.通过不同温度下的应力-应变关系试验确定了模型的参数并对模型进行验证,结果表明:所建立的内时本构模型可以描述沥青混凝土的高温度敏感特性和力学特性.     

大空隙沥青混合料的动态模量预测模型

随着沥青路面力学-经验设计和分析方法的发展,路面材料参数的研究显得越来越重要.文中利用MTS材料试验系统对含有透水基层(ATPB)的ATPB-25和ATPB-30两种沥青混合料进行了动态模量试验测试.试验测试中,根据沥青混合料所处的温度环境设定了不同的测试温度和加载频率.然后根据测试结果生成了该沥青混合料的全时域动态模...     

基于间接拉伸试验模式的沥青混合料动态模量研究

鉴于间接拉伸模式决定沥青混合料动态模量的重要意义,基于间接拉伸试验模式,采用目前我国常用的2种沥青混合料,发展沥青混合料间接拉伸试验动态模量的测定和分析方法。基于GPM测试模式,通过修正参数,修正二维平面应力假设和试件膨胀的影响,根据修正的应力和应变决定沥青混合料的间接拉伸动态模量。根据时-温转换原则,基于Hirsch模型估算混合料模量极大值,分别采用Global Aging模型和Arrhenius模型获得移位因子,通过数值优化建立了参考温度为20℃的2种常用沥青混合料动态模量主曲,得出了主曲线的Sigmoidal数学模型。根据对2种混合料的动态模量主曲线比较分析表明AC-20型沥青混合料对加载频率和对温度的依赖性都较低于AC-13C型混合料,尤其在低频段表现更为明显。     

沥青混合料动态模量梯形梁与SPT试验比较研究

选用70号基质沥青和SBS改性沥青2种沥青材料、4.75 mm筛孔通过率分别为35%和55%的2种级配组合成4种沥青混合料,分别进行梯形梁和简单性能试验机(SPT)动态模量试验研究。基于时温等效原理,用非线性最小二乘法绘制参考温度为20℃的动态模量和相位角主曲线。研究结果表明:梯形梁和SPT试验得到的动态模量与相位角的主曲线变化趋势一致,但有明显区别;梯形梁试验的主曲线频域更窄,动态模量更小,相位角更大,且所得动态模量和相位角对频率(温度)的变化更敏感;频率(温度)也会对2种试验方法下动态模量和相位角的差异程度产生影响;SBS改性剂可以改善沥青混合料的动态力学性能及其路用性能;使用回归方程对2种试验方法行的动态模量进行转换拟合的相关性良好;加载模式对动态模量的影响显著,应当根据路面结构层的受力状况选择合适的动态模量试验方法。     

3种AC-20沥青混合料的动态模量及其主曲线拟合与分析

为了探索沥青路面常用的AC-20沥青混合料的动态模量规律,采用相同料源的粗集料、细集料和矿粉配制了AC-20级配矿质混合料。以马歇尔试验方法确定的最佳油石比,配制了湖沥青改性沥青、SBS改性沥青以及70#基质沥青等3种沥青混合料。采用基本性能试验仪的沥青混合料单轴压缩动态模量试验方法进行了动态模量试验,并在此基础上运用时间-温度等效原理,采用NCHRP09-29提供的Mastersolver Version 2.2对阿伦尼乌斯方程中的参数进行拟合,建立了参考温度为20℃的3种沥青混合料动态模量主曲线。研究结果表明,湖沥青改性沥青AC-20和SBS改性沥青AC-20的动态模量主曲线始终位于基质沥青AC-20上方,说明沥青改性剂对混合料性能改善作用显著;湖沥青改性沥青AC-20和SBS改性沥青AC-20的动态模量主曲线存在逼近、交叉现象,说明不同改性沥青混合料性能表现出不同的适用范围。     

UHPC-沥青面层黏层动态剪切性能

为探究超高性能轻型组合桥面 UHPC-沥青面层黏层材料动态力学性能,采用伺 服液压系统 UTM-30 对 UHPC-SMA 界面施加动态剪切荷载,通过 5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、60 ℃六种温度和0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz六种加载频率下动态剪切试验,获 得热熔型改性环氧树脂 202、高黏高弹改性沥青 PG100两种典型黏层材料的动态剪切模量和 相位角的变化规律;基于时间-温度等效原理和Sigmoidal函数,采用最小二乘法拟合得到动态 模量主曲线和相位角主曲线. 试验研究表明：动态模量随着温度的升高而减小,随着频率的增 加而变大;而相位角却随着温度的升高而变大,随着频率的增加而减小;黏层材料具有黏弹性 材料动力响应特征. 在相同温度、相同频率下,树脂202的动态模量明显大于沥青PG100,其相 位角明显小于沥青 PG100,且随着温度的升高这种现象更明显;60 ℃时,树脂 202动态模量仍 大于 1.13 MPa,而沥青 PG100 仅为 0.15 MPa 左右;树脂 202 比沥青 PG100 具备更好的抗剪性 能. UHPC-沥青面层黏层最不利工况为高温与低频,与25 ℃、25 Hz（相当于120 km/h）相比,60 ℃、5 Hz（相当于 30 km/h）条件下,树脂 202、沥青 PG100 的动态剪切模量分别下降 34.9%、 88.8 %. 树脂 202、沥青 PG100动态模量主曲线拟合优度 R2 分别为 0.993、0.996,相位角主曲线 拟合优度R2 分别为0.978、0.989,回归方程的拟合度优良. 通过动态性能主曲线,不仅可以获得 高频率和长时间下的材料特征,同时也可以预测黏层材料的寿命和长期使用性能.     

就地热再生沥青混合料的动态力学特性

为探究就地热再生沥青混合料动态力学特性,采用动态剪切流变试验和弯曲流变试验确定了再生剂最佳掺量,并对就地热再生混合料（RAC-13）及SBS改性沥青混合料（AC-13、SMA-13）在4种温度及6种频率下进行单轴压缩动态模量试验,同时结合时温等效原理和CAM模型构建了沥青混合料动态模量与相位角主曲线并分析了其力学性能。结果表明:就地热再生沥青混合料动态模量随频率增加（或温度降低）而增大,相位角随频率增加（或温度降低）先升高后降低。在标准设计条件（20℃、10Hz）下,就地热再生沥青混合料动态模量分别是AC-13、SMA-13的1.6、1.1倍,其具有优异的抗高温抗变形能力且低温抗裂性与SMA-13相当。CAM模型可以拟合得到就地热再生沥青混合料动态模量与相位角在宽频范围内的发展规律,为就地热再生沥青路面结构计算提供参考。     

高分子材料时-温等效性的研究——(Ⅰ)时-温等效理论的现状和非线性松弛活化能谱理论的提出

高分子材料长期使用性能及超短时间性能的预测和评价是当前高分子材料科学及工程中极其重大的研究课题之一。以往一直用半经验的W.L.F方程来处理这一问题的。但是从Doolittle方程和Arrhenius方程来考察时,发现该方程的局限性及其所带来的计算误差。本文从应力松弛模量(或动态模量)方程和温度-形变曲线方程首次推导出新的时-温等效方程,并提出了实验数据的模拟处理步骤及松弛活化能谱的新概念和表示方法。     

环氧沥青的粘弹特性研究

应用动态粘弹力学的理论和方法,对环氧沥青进行了不同应力、应变、温度和时间条件下的流变学性能试验研究。试验结果表明,与普通改性沥青相比,其蠕变柔量小约4个数量级;复数模量随频率降低（温度升高）而降低并与贮存模量共同趋于定值,而在高频（低温）条件下则显示出一定的粘性特征;各项粘弹性参数远远大于改性沥青和普通沥青,具有很好的抵抗流动变形能力。环氧沥青是一种完全不同于普通沥青和改性沥青的粘弹性材料。     

多孔沥青混合料旋转压实特性与动态模量

针对目前中国关于多孔沥青混合料(porous asphalt concrete,PAC)动态模量缺少研究压实特性对其影响这一问题,采用旋转压实方法(superpave gyratory compactor,SGC)通过室内成型PAC-13(1)、PAC-13(2)和PAC-13(3)3种不同级配、设计空隙率的旋转压实试件,对PAC旋转压实均匀性进行分析,确定依据时间-温度等效原理运用最小二乘法拟合3种级配的多孔沥青混合料主曲线,计算得出位移因子以及模型参数.结果表明:松铺高度较高的试件对应空隙率较大,目标压实度可以通过控制旋转压实次数来达到;提出空隙分布均匀系数,其越趋近于0代表混合料空隙分布越均匀,可用于指导室内旋转压实成型试验;多孔沥青混合料动态模量的大小受到成型试件空隙率、加载频率及环境温度三者耦合作用的影响;多孔沥青混合料与Sigmoidal模型拟合度较好,提出任意空隙率在不同温度、频率下的动态模量计算公式,可为后续有限元结构设计提供材料参数.     

PR-Module改性沥青混合料力学性能

为了确定PR-Module改性沥青混合料的力学性能和制备工艺参数,以SK-70#为基质沥青,选用PR-Module外掺剂制备改性沥青混合料,通过马歇尔试验、劈裂试验、静态抗压回弹模量试验和动态模量试验,研究PR-Module改性沥青混合料的制备工艺参数和力学性能。研究结果表明:掺入PR-Module改性剂后,PR-Module改性沥青混合料的制备工艺参数比未掺PR-Module的普通沥青混合料有较大变化;随着PR-Module掺量的增大,沥青混合料的劈裂强度先增大后减小;PR-Module外掺剂能明显提高沥青混合料的疲劳寿命和静态抗压回弹模量;在相同试验条件下,PR-Module改性沥青混合料比未掺PR-Module的普通沥青混合料的动态模量大、相位角小;依据Sigmoidal函数方程,建立了参考温度为20℃时PR-Module改性沥青混合料的动态模量主曲线,并与静态抗压回弹模量进行了对比分析,得出在相同温度下,静态抗压回弹模量与动态模量相对应的加载频率较小,大约为0.03~0.07Hz。     

厂拌热再生改性沥青混合料的动态黏弹特性

为研究再生改性沥青混合料的动态黏弹特性,进行了沥青混合料性能试验(AMPT),分析了试验温度和荷载频率对再生混合料动态模量和相位角的影响规律,以及旧料掺量、再生剂和老化的作用效应,建立了动态模量主曲线.结果表明:随温度升高,不同荷载频率内,再生混合料动态模量趋于一致,而相位角呈不同的变化趋势,旧料掺量大于70%,相位角峰值消失;高温下再生混合料黏性表现充分,动态模量受加载频率影响较小;中低温时再生混合料相位角随荷载频率增大而减小,温度较高时先增大后减小,峰值及其对应的荷载频率小于新拌混合料,且随旧料掺量增加进一步减小;较宽频域内,再生混合料与新拌混合料动态模量趋于一致,与旧料掺量、再生剂及老化无关.     

关于公路沥青混凝土的实验研究

本文以某高速公路路面沥青混凝土为例.对沥青混凝土、沥青、矿料、沥青混凝土配合比设计,沥青混凝土动稳定度、抗压、抗弯强度及其回弹模量随温度的变化规律等几十方面进行了试验研览,并提出一些自我看法。     

水-温作用下沥青混合料疲劳性能分析

针对我国南方湿热多雨的气候条件,采用冻融循环的试验方法模拟湿热地区沥青混合料的水-温作用,通过CRT-NUl4气动伺服沥青材料试验机对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混合料进行间接拉伸疲劳试验,得到不同水-温条件下的疲劳曲线和疲劳方程,并从疲劳寿命、力学性能、疲劳特征参数和疲劳破坏特征4个方面分析水-温作用下沥青混合料的疲劳规律.研究结果表明:不同水-温条件下沥青混合料的应力与疲劳寿命在双对数坐标中均呈良好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;水作用和温度升高对沥青混凝土的疲劳寿命和力学性能影响显著,可使混合料的抗疲劳特性大幅衰减;水-温作用下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土处于水-温作用的合理性.     

基于氧化动态模型的沥青热氧老化性能预测

为研究沥青热氧老化过程中的动态变化规律,对3种沥青在不同时间和温度条件下进行热氧老化,采用动态流变剪切仪对各老化后的沥青试样进行动态频率扫描试验,得到沥青的复数剪切模量、相位角主曲线,进而获得各试样的交叉模量,分析交叉模量在沥青老化过程中随老化时间和老化温度的动态变化规律,建立预测交叉模量的氧化动态模型.研究结果表明,无论是石油沥青还是改性沥青,交叉模量对数的倒数在老化开始一段时间增长速度较快,后期逐渐缓慢趋于线性增长;氧化动态模型可预测沥青经任意温度和任意时间老化后的交叉模量;每种沥青都有其各自的老化路径.     

两种测量模式下胶凝原油的流变性关系

以低温下胶凝原油动态频率扫描和稳态速率扫描试验为基础,提出两种描述胶凝原油绝对复数模量随频率变化的函数方程式,并进行试验验证;借鉴Cox-Merz经验公式,分析得到胶凝原油绝对复数黏度与表观黏度之间的关系式,并进一步推导出胶凝原油绝对复数模量与剪切应力的经验表达式。结果表明:胶凝原油绝对复数模量随频率的增加而增大,在双对数坐标系中近似呈直线关系;绝对复数黏度随扫描频率的增加而减小,这与稳态表观黏度随剪切速率的变化规律一致;所得的两个经验表达式都具有较高的精度。