沥青混合料冻融损伤特性研究

基于Maxwell模型建立了沥青混合料冻融损伤本构方程,以冻融后的劈裂强度作为损伤变量,分析沥青混合料的冻融损伤过程。分析表明,沥青混合料的低温劈裂强度随着冻融循环次数的增加而减小。冻融损伤过程大致分为快速损伤期、稳定损伤期及损伤发展期3个阶段。空隙率大小对沥青混合料的冻融损伤有较大影响。多孔沥青混合料劈裂强度比稳定值约为40％,沥青混凝土劈裂强度比约为70％,在4～8个冻融循环之后达到冻融损伤稳定期。     

基于离散元的蓄盐沥青混合料低温劈裂试验分析

为了对比探究蓄盐沥青混合料低温劈裂下的细观特性,在室内劈裂试验的基础上,基于离散元随机生成算法,按照室内试验相应的级配比例和试验参数,分别构建了蓄盐沥青混合料和普通沥青混合料数学模型,并进行了数值模拟试验。通过改变粗集料形态、摩擦因数以及试件空隙率时,在细观层面对其劈裂强度、裂纹类型及数量等方面进行了对比分析。实验表明：普通沥青混合料的劈裂强度明显高于蓄盐沥青混合料,且裂纹数目相对较少;当粗集料形态在中值时,可以获得较大的劈裂强度值,此时,其摩擦因数对混合料的劈裂强度影响不大,而且,随着空隙率的减小,劈裂强度还会有所提高。宏观和细观试验研究认为：添加蓄盐材料后对混合料的低温抗裂性能会有一定劣化影响;沥青混合料的空隙率与劈裂强度为负相关,而集料的摩擦因数对劈裂强度没有显著影响。当沥青混合料中集料的形态和空隙率适当时,可以获得较好的低温性能。研究成果对于融雪路面的推广和应用具有实际意义。     

基于不同工法的橡胶沥青混合粒强度性能试验研究

本文通过进行干法、湿法工艺下橡胶沥青混合料的无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,并将其与SBS改性沥青混合料对比,分析了干法、湿法工艺橡胶沥青混合料的强度特性。试验结果表明：抗压强度方面,无论掺加何种目数的胶粉,干法与湿法工艺橡胶沥青混合料的强度都有不同程度的降低,且随着胶粉掺量的增加,强度降低的幅度增大;劈裂强度方面,湿法工艺橡胶沥青混合料的劈裂强度与SBS改性沥青混合料相当,并且明显好于干法工艺。     

多因素下沥青混合料水损害试验研究

文章应用正交试验设计研究分析了多因素下AC-13和AC-20改性沥青混合料冻融劈裂强度的影响因素及其相关性。结果表明,级配组成是决定AC-13沥青混合料冻融劈裂强度的关键性影响因素,而油石比变化影响则较小;空隙率和砂当量是影响AC-20沥青混合料冻融劈裂强度的关键因素;冻融劈裂强度与马歇尔性能指标存在良好的线性关系,并给出了提高施工质量控制措施的建议。     

相变材料对温拌沥青混合料路用性能及微观机理的影响

为研究相变材料DTC对温拌沥青混合料路用性能的影响,通过马歇尔稳定度试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验、电子显微镜试验以及核磁共振试验,研究了不同DTC掺量下相变温拌沥青混合料的高温、低温、水稳性能的影响规律及其微观机理。结果表明：马歇尔稳定度值、小梁抗弯拉强度值与DTC掺量符合线性关系,通过t检验和F检验可知,短期老化对劈裂抗拉强度比的均值和方差无显著影响,长期老化对劈裂抗拉强度比的均值影响显著,对方差无显著影响。电子显微镜和核磁共振的研究发现：随着DTC掺量的增多,试件内的孔隙越来越多,但孔径分布及其峰值主要集中在0.01～1μm,孔隙度也在增大,这也正是DTC掺量越大,马歇尔稳定度值、劈裂抗拉强度值和小梁抗弯拉强度值下降越多的主要原因。通过灰色关联度分析获知,老化对沥青混合料路用性能的关联度影响甚微。因此,DTC掺量对沥青混合料的路用性能影响由大到小依次是马歇尔稳定度、抗弯拉强度、劈裂强度;相关性分析表明,沥青混合料微观结构特性与其宏观性能的相关系数都在0.77以上,宏细观性能紧密关联。     

动水冲刷试验评价沥青路面水损害

该文通过取芯检测沥青混合料的空隙率,采用动水冲刷和劈裂试验研究空隙率对路面水损害的影响规律。结果表明,沥青混合料中空隙率大于5%时,沥青混合料的劈裂强度要比空隙率小于5%的小7.8%;空隙率大于5%沥青混合料经过动水冲刷后强度比空隙率小于5%沥青混合料经动水冲刷后强度低10.4%,动水冲刷后空隙率（含空洞）大于5%的沥青混合料强度降低更加迅速。动水冲刷对沥青混合料的骨架结构稳定性是有显著影响的,并且沥青混合料中早期空洞破坏对水损害的发展有加剧作用。研究成果为运营期沥青路面内部缺陷的判别及养护措施的制定提供了重要依据。     

冻融条件下相变沥青混合料的低温抗裂及调温性能

为研究相变材料对温拌沥青混合料的低温抗裂性影响规律及其低温调温性能,采用低温劈裂试验、约束试件温度应力试验、核磁共振技术、差示扫描量热法进行表征,并实测了试验路段面层温度。结果表明：相变材料在升降温过程中均能很好地实现吸热放热,通过焓值对比发现其在降温过程中的调温效果更加明显;根据试验路段现场测温可知,相变沥青路面比普通沥青路面高6℃左右,降温开始时间延迟了60 min左右。而随着相变材料掺量的增大,相变沥青混合料的劈裂强度降低,冻断温度和转折点温度升高,孔隙率增大,这都降低了沥青混合料的低温抗裂性。相关性分析表明,孔隙度与低温劈裂强度、冻断温度和转折点温度的相关系数都在0.97以上,各指标紧密关联。可见,将相变材料掺入沥青混合料能够有效提升沥青路面内部的温度,但会对沥青路面的抗裂性能造成一定的负面影响。同时,冻断温度和转折点温度的Logistic曲线拟合发现,当相变材料掺量为3‰时,沥青混合料的强度既能保证规范要求,又能表现出稳定的调温性能。     

基于多因素方差分析的半柔性路面混合料劈裂强度研究

首先通过劈裂试验分析了单因素（温度、空隙率、油石比）对半柔性路面混合料劈裂强度的影响规律,然后结合多因素方差法分析了各单因素及不同因素交互作用对半柔性路面混合料劈裂强度的影响规律,最后对不同温度条件下半柔性路面混合料的界面破坏特征进行了分析.结果表明：半柔性路面混合料的劈裂强度随着温度的升高而降低,随着油石比的增大而增大,随着空隙率的增加则先增大后减小;温度对半柔性路面混合料劈裂强度的影响程度最高,油石比次之,空隙率最低;为使半柔性路面混合料的劈裂强度达到最优,建议使用的最佳油石比为3.5%、最佳空隙率为26%;随着温度的升高,半柔性路面混合料的主要界面破坏特征从灌浆料自身的破坏和沥青界面的黏结破坏向灌浆料自身的破坏和沥青自身的黏聚破坏转变.     

排水性沥青混合料强度影响因素分析

为了提高排水性沥青混合料的强度,采用马歇尔稳定度评价了6.7mm筛孔通过率、空隙率、纤维添加剂以及胶结料对排水性沥青混合料强度的影响,并采用劈裂强度和抗压强度进一步评价胶结料类型和目标空隙率对其强度的影响.研究表明,沥青的各指标中复数粘度η*与排水性沥青混合料60℃马歇尔稳定度有很好的相关性,沥青粘韧性与排水性沥青混合料的抗压强度和劈裂强度有很好的相关性,降低排水性沥青混合料的目标空隙率可以明显提高其强度性能,纤维添加剂及6.7mm筛孔通过率对排水性沥青混合料的强度影响很小.     

老化玄武岩纤维沥青混合料冻融劈裂试验研究

为了研究不同条件下玄武岩纤维沥青混合料的冻融劈裂性能,通过向沥青混合料中掺加玄武岩纤维制备试验试件,并测试分析不同条件处理试件的冻融劈裂性能。研究结果表明：玄武岩纤维可改善沥青混合料的冻融劈裂性能,同时还可增强紫外老化和冻融循环、热氧老化和冻融循环下沥青混合料的韧性。玄武岩纤维掺量为0.6%时,4次冻融和未老化下,沥青混合料的劈裂强度较未冻融未老化及未掺玄武岩纤维下分别减小0.52%、14.47%、21.45%、31.78%;4次冻融和紫外老化下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未冻融老化及未掺玄武岩纤维下分别减小5.94%、19.64%、27.65%、39.28%;紫外老化和未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未老化未冻融及未掺玄武岩纤维时增大3.88%。热氧老化未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劈裂强度较未老化未冻融及未掺玄武岩纤维时增大1.29%。紫外老化、热氧老化及未冻融下,0.6%玄武岩纤维掺量沥青混合料的劲度模量较未老化未冻融时分别增大1.01%和10.23%。     

转炉钢渣沥青混合料路用性能试验研究

目的研究用转炉钢渣代替碎石作为筑路材料,提高废钢渣的利用率,改善沥青混合料的路用性能.方法利用转炉钢渣代替碎石,结合钢渣的理化性质,对钢渣沥青混合料进行高温稳定性试验、水稳定性试验以及层间剪切强度试验,分析稳定度、流值、冻融劈裂强度以及层间黏结效果随混合料级配的变化.结果各级配混合料的稳定度均大于8 k N,流值的范围为2~5 mm,均满足规范要求,且随集料粒径的增大而增大;冻融劈裂强度均大于规范要求的70%;层间抗剪强度较碎石混合料提高6%.结论钢渣沥青混合料具有良好的高温稳定性和水稳定性,且层间黏结效果优于传统的碎石沥青混合料.用钢渣代替碎石是可行的;可以有效改善沥青混合料的路用性能,且可以提高废钢渣的利用率.     

欧洲岩沥青改性沥青混合料使用性能试验研究

为研究欧洲岩沥青改性沥青混合料的使用性能,制备了最大掺量达20%的欧洲岩沥青改性沥青,进行了AC-20C不同掺量改性沥青混合料的配合比设计,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行了混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量改性沥青混合料的动稳定度、马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数、浸水残留稳定度、冻融劈裂残留强度比、弯曲破坏应变、15℃和20℃抗压回弹模量和15℃劈裂强度等技术参数.试验结果表明,随着欧洲岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性逐渐得到提高,刚度和强度逐渐增大.随着欧洲岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值后略有回落.考虑综合性能,推荐的欧洲岩沥青最佳掺量为10%~20%.     

不同受力模式下沥青混合料强度的速度特性试验研究

为了了解不同加载速率对沥青混合料强度参数的影响以及不同受力模式下沥青混合料的破坏原因,对不同加载速率下单轴压缩、弯曲、直接拉伸和劈裂强度进行试验研究,并从沥青混合料结构组成对不同受力模式下强度差异进行解释.研究结果表明:加载速率对沥青混合料强度有显著影响,强度与加载速率呈近似幂函数关系；沥青混合料黏聚力c随加载速率增大先急剧增大而后趋于平稳,内摩擦角(φ)随加载速率变化规律正好与黏聚力规律相反,先急剧减小而后趋于平稳；在相同应变率条件下,沥青混合料的强度受加载方式的影响,不同受力模式下的强度由大至小依次为抗压强度、弯拉强度、直接拉伸强度和劈裂强度,试验结果为建立沥青混合料强度理论与破坏准则奠定了基础.     

高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能评价

通过室内试验,分析了沥青混合料高温浸水和级配离析对沥青混合料抗拉强度的影响．针对残留马歇尔稳定度指标及冻融劈裂残留强度试验的不足,提出以浸水四点弯曲试验来评价高温湿热地区沥青混合料抗水损害性能,着重探讨了不同离析程度（不同空隙率水平）对沥青混合料劈裂强度、四点弯曲强度的影响．研究结果表明,随着沥青混合料离析程度的增加,空隙率向2个极端发展,严重粗集料离析和严重细集料离析时混合料的空隙率相差10％左右;粗集料离析对劈裂强度和弯曲强度的影响大于细集料离析的影响;为了保证沥青混合料的抗水损害性能,应严格控制空隙率在4．5％～10％范围之外．采用高温浸水四点弯曲强度比作为沥青混合料水稳定性评价指标更为合理．     

乳化沥青冷拌再生混合料力学特性的试验研究

通过室内试验对不同RAP含量下的乳化沥青冷拌再生混合料的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能进行研究,结果表明再生混合料的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量均随RAP用量的增加呈线性减小趋势。     

不同成型方式乳化沥青冷再生混合料力学特性研究

为深入探讨不同成型方式对乳化沥青冷再生混合料力学特性的影响,通过制备马歇尔试件、圆柱体试件,研究了垂直振动法和传统方法对冷再生混合料力学特性的影响,并应用Weibull分布建立疲劳方程。结果表明:与传统方法设计的冷再生混合料相比,垂直振动法最佳含水率降低10%,乳化沥青最佳用量降低10%,最大干密度提高1.021倍;与马歇尔试件相比,垂直振动圆柱体试件马歇尔稳定度M_S、25℃劈裂强度、冻融劈裂强度分别提高40%,32%及57%;通过疲劳方程的截距a和斜率b可看出,垂直振动法试件在高应力下抗疲劳性能和对应力变化的敏感性优于马歇尔法试件,即垂直振动法a值大于马歇尔法,b值小于马歇尔法。     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能研究

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,本文通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。     

沥青混合料均匀性与路用性能指标的关系

基于数字图像处理技术,通过沥青混合料均匀性指标,对沥青混合料均匀性与动稳定度、低温劈裂强度、冻融劈裂强度、空隙率以及剪切疲劳间相互关系展开研究.研究结果表明,沥青混合料均匀性与路用性能指标的绝对数值间没有直接明显的相关性,而与路用性能指标的变异性有关,均匀性较差的沥青混合料,路用性能指标的变异性较大;均匀性较好的沥青混合料,路用性能指标的变异性稍小.     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。     

沥青混合料水-温-光损伤超声波评价及预测方法

通过室内水-温-光循环试验,将降水、高温和日照3种环境因素对沥青混合料的损伤进行模拟。利用超声波检测技术,测定不同温度、不同含水量的沥青混合料试件在水-温-光循环过程中超声波参数性质的变化,从而对其损伤进行初步判断。通过试件劈裂强度与冻融劈裂强度的衰减来定义其损伤,并应用支持向量机理论,建立波速与沥青混合料损伤程度的回归预测模型,形成了沥青混合料水-温-光损伤无损检测方法。研究结果表明:利用超声波形及频谱的特性变化,可以对水-温-光循环过程中不同形式的沥青混合料的损伤程度进行初步判断;借助支持向量机理论对沥青混合料水-温-光损伤进行超声波评价,相关系数最大值为0.97,最小值为0.90,预测平均误差为4.53%,表现出较高的精度及稳定性。