沥青软化点和环境温度对混合料高温稳定性的影响

分别对基质沥青和改性沥青不同温度下的车辙试验结果进行分析,分析结果表明:环境温度对沥青混合料的高温稳定性有显著影响,特别是当路面温度达到沥青软化点附近时,沥青混合料的动稳定度将出现大幅度下降.无论普通重交沥青混合料还是改性沥青混合料,在其动稳定度与温度之间的关系曲线上都存在一个动稳定度相对保持不变的温度区域,这个温度区域可称为高温抗变形的临界温度.当温度超过沥青混合料高温抗变形的临界温度后,其抗变形能力急剧下降.据此,可以根据工程项目的路而最高设计温度选择沥青及混合料,即所采用的沥青与混合料的临界温度必须高于路面最高设计温度.     

沥青路面温度场的预估方法

为了快速、准确地获取沥青路面温度场变化,开展了温度场预估方法研究.首先借助有限元方法建立了沥青路面温度场计算模型;然后分析了大气温度、日太阳辐射量等气象因素对沥青面层温度场的影响规律,得到了路面最高温度与大气温度、日太阳辐射量之间的关系式,在此基础上建立了路面内部任一深度处最高温度与路面最高温度相关关系的图表和公式;最后依据沥青路面温度场的日变化特点,以余弦函数方式建立了路面内不同深度处随时间变化的温度函数模型,结果显示:温度场预估值与计算值误差控制在0.5℃之内,完全满足工程使用的要求.因此,利用该模型可实现白天时段的沥青路面温度场预估,通过简单程序即可快速实现,且具有较高的精度.     

全厚度车辙试验动稳定度计算方法研究

车辙实验是评价沥青混合料在规定温度下抵抗塑性流动变形能力的方法。本文对全厚度车辙试验动稳定度计算方法进行了研究。进行了不同温度和荷载作用下的全厚度车辙试验,并根据试验所得数据采用了不同的计算方法对动稳定度值进行计算。对比计算结果发现,采用曲线回归方程方法计算动稳定度精度要高,受部分错误数据或者仪器精度的影响较小。根据车辙实验2³ h的实验数据能够有效的预估车辙深度。     

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.     

车辙对大空隙沥青路面横向排水影响的室内模拟测试

为了研究纵向车辙对大空隙沥青路面横向排水的影响,研发了大空隙沥青混合料渗水系数的室内测试仪,该仪器可模拟路面横坡和雨水在大空隙沥青混合料中的流动过程.采用车辙试验仪对8种类型的OGFC沥青混合料试件进行往复荷载作用来模拟车辙变形,并利用研发的渗水系数测试仪,测试具有不同车辙深度的沥青混合料横向渗水系数,计算得到因车辙引起的混合料渗水系数衰减度.结果表明:车辙会明显降低大空隙沥青混合料的横向渗水系数;动稳定度与渗水系数衰减度无明显关系,而大空隙沥青混合料的车辙深度与渗水系数衰减度具有一定的线性关系,因此可作为控制渗水系数衰减的指标;增大集料的公称最大粒径、使用高黏改性沥青、增大混合料空隙率能有效降低车辙引起的排水系数衰减程度.     

基于COMSOL的沥青混凝土路面车辙预估

模拟了基质沥青路面和高模量沥青路面在高温温度场下的蠕变,借助有限元软件(COMSOL)引入温度场和受温度诱导的蠕变模型,对基质沥青混凝土路面和HMAC(高模量沥青混凝土)路面进行热辐射和固体力学耦合作用,分析对比其在车辆荷载作用下的永久变形,研究外界环境温度、太阳辐射和车轮荷载等因素对路面车辙变形发展的影响,能够对路面车辙深度进行精确地预估,研究分析车辙产生的蠕变变形,针对路面车辙提出合理的防治措施,减小路面永久变形,为路面的材料选择和结构优化提供参考价值,延长沥青路面使用寿命.     

间断密级配沥青混合料高温稳定性影响因素的试验分析

以间断密级配沥青混合料为研究对象,采用马歇尔和车辙试验相结合的方法,分析不同级配、沥青用量、碾压次数、实验温度及抗车辙剂掺量对其高温稳定性的影响.试验分析结果表明:在一定范围内适当增大集料中粗骨料及矿粉的用量,可以充分发挥间断级配中粗骨料的嵌挤作用;马歇尔试验的最佳沥青用量比车辙试验的最佳沥青用量高0.1%~0.3%;当路面温度达到65~70℃,间断密级配沥青混合料高温稳定性不能满足要求;抗车辙剂可以明显提高沥青混合料的动稳定度;在沥青用量不增加的条件下,抗车辙剂最佳用量为0.3%.     

沥青混合料在重复荷载作用下的黏弹性变形

为了研究沥青混合料在不同温度、不同应力下黏弹性变形响应,提出了基于三轴重复荷载试验评价沥青混合料抗车辙能力的方法,并对沥青路面车辙发展规律进行了分析。采用半正弦波荷载来模拟路面实际车辆荷载,基于黏弹性五单元八参数模型,推导了能够适用于三轴重复荷载试验的力学模型。结合三轴重复荷载试验的试验结果,利用Origin 8.5软件,对三轴重复荷载试验数据进行拟合,得到了相应的黏弹性参数。对比计算流动数和实测流动数,分析沥青混合料黏弹性变形特性。研究结果表明,温度越高、应力越大,混合料黏弹性变形越大,流变性越小;重复荷载作用下沥青混合料永久变形黏弹性力学模型参数拟合相关系数达到95%以上,表明该模型可以有效地反映沥青混合料黏弹性变形特性。     

沥青混合料动稳定度控制在山区公路中的应用

为了解决山区高等级公路车辙深度过大的问题,针对不同工况从理论计算的角度提出如何控制沥青混合料动稳定度的方法.采用有限单元法计算新建路面5年的车辙总量,探讨了有关参数对车辙的影响程度,提出了满足车辙要求的材料参数调整方法.研究结果表明:借助车辙稳定阶段的线性变化规律并建立预测公式,可以有效地解决三维车辙模型计算的问题;沥青混合料时间硬化模型参数m对车辙影响较小,控制参数A,n值是控制车辙深度的关键;分析室内车辙试验的实际工况,代入改进后的材料参数,计算得到了使所有工况都满足标准所对应的动稳定度指标要求.采用该种方法计算得到的动稳定度指标对材料抗车辙是偏于安全的.     

拌合时间对掺Duroflex~抗车辙剂沥青混合料高温稳定性的影响

为了探讨掺加Duroflex的沥青混合料拌合时间对其抗车辙性能的影响,对不同拌合条件下的AC-20C沥青混合料进行了车辙试验。试验结果显示,基质沥青和SBS改性沥青混合料的动稳定度都随着拌合时间的延长而降低;拌合时间从3min延长至11min时,基质沥青混合料动稳定度减低比率为49%,而SBS改性沥青动稳定度降低比率高达74%,SBS改性沥青掺加3%Duro的动稳定度降低比率为29%;不同拌合时间会对沥青混合料动稳定度产生较大影响,在同等试验条件下掺加Duroflex能够提高沥青混合料的动稳定度。     

车辙等效温度确定方法探讨

沥青混合料是一种典型的粘弹性材料,其变形对温度的变化非常敏感,因此,在车辙预估问题中,温度是最重要的参数之一.采用车辙等效原则是确定温度参数的有效途径.为此,系统地总结了目前国内外典型的车辙等效温度计算方法,分析了各种方法的优缺点,提出了一种新的计算车辙等效温度的思路.进而结合路面温度场预估模型,采用2003年上海地区平均每小时的气象数据对各种方法进行了验证,最后提出了确定车辙等效温度的合理建议,为以后沥青路面车辙预估研究及室内试验提供了参考.     

基于圆柱形试件的沥青混合料车辙试验研究

为了将沥青混合料配合比设计时的高温性能验证与路面面层抗车辙性能的评价相结合,防止室内设计与现场质量评价的脱节,文章提出采用混合料圆柱形试件在国标车辙仪上测定其高温抗车辙性能。结合实践经验和分析,设计了一种适用于国标车辙试验仪的圆柱形试验模具;通过试验,讨论了试件厚度和试验温度对圆柱形试件车辙试验结果的影响,确定了圆柱形试件用于国标车辙试验的试件厚度和试验温度。研究结果表明,圆柱形试件与板式试件这2种规格试件的动稳定度间具有良好的线性相关性。建议圆柱形试件的试验条件如下:改性沥青混合料与基质沥青混合料的试验温度分别为70、60℃,试件厚度可根据路面面层的实际情况取4cm或5cm或6cm。     

高模量沥青混合料抗剪性能试验研究

针对沥青混凝土路面的车辙问题,通过马歇尔试验、车辙试验和三轴重复荷载蠕变试验,对比研究了SAC20级配的采用硬质沥青A-30、普通重交沥青A-70及SBS改性沥青3种不同沥青的沥青混合料高温稳定性,分析了沥青类型对沥青混合料抗车辙能力的影响.试验结果表明,采用硬质沥青A-30的沥青混合料具有良好的抗车辙能力.     

沥青混合料轴向局部加载试验研究

轴向局部加载试验能模拟实际路面的受力特性,可以提供沥青混合料设计的性能参数.为确定其实验条件并提出能客观评价沥青混合料高温抗剪切性能的试验指标,在不同的试验条件下对不同混合料的圆柱形试件进行轴向局部加载试验.通过有限元分析和相关试验确定了轴向局部加载试验的合理试件尺寸和压头大小;通过轴向局部加载试验指标与车辙动稳定度的相关性分析确定了试验温度和加载速率,并提出评价沥青混合料高温性能的力学参数.结果表明:60℃条件下采用40mm压头、50mm/min的加载速率的轴向局部加载试验得到的破坏模量与车辙试验结果具有很好的相关性,可以充分反映沥青混合料的高温性能.     

抗车辙的沥青路面设计问题探讨——基于车辙试验的车辙预估研究

鉴于按照现行沥青路面和沥青混合料设计法所设计的路面,难以保证道路在交通荷载、气候条件的共同作用下不出现过量车辙,本文提出了采用车辙试验,通过三维有限元程序计算确定材料永久变形参数,并在对现有沥青混合料高温变形的系统试验研究基础上,结合理论分析提出车辙预估模型,并对有关参数的确定作简要探讨.这样既能够避免单轴蠕变试验的不足,又能达到路面结构设计和材料组成设计的一体化,以期提出适合我国国情的车辙预估方法,为我国路面设计提供参考.     

布敦岩沥青湿法工艺掺量对 改性沥青混合料性能的影响

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验,确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数,还有20℃、15℃抗压回弹模量、15℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值,然后略有回落.对于路用沥青混合料,推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%.     

沥青混合料抗车辙性能影响因素分析

为更有针对性地预防沥青路面车辙的产生,选取了混合料类型、温度、荷载、行车速度四个因素,分析其对混合料抗车辙性的影响规律.通过设计正交试验方案,选择动稳定度作为考核指标.分析得出,各因素对沥青混合料抗车辙性的影响程度由大到小排序,依次为:混合料类型、温度、行车速度、荷载.并提出了相关预防车辙建议.     

高强页岩陶粒配制沥青陶粒混凝土的试验研究

采用高强碎石型页岩陶粒取代沥青混凝土中的普通石料进行骨料及沥青混合料的系统试验,配制出密度较小(1 896 kg.cm-3)、马歇尔稳定度及车辙试验结果满足设计要求、可用于桥面铺装的沥青陶粒混凝土,并进行了试生产和10 m长路段路面的现场试验.3年后的观测表明,沥青陶粒混凝土路面状况良好,可有效减轻铺装层的荷载20%以上.该试验结果具有实际应用的参考意义.     

高模量沥青混凝土路面的力学性能

研究了沥青混凝土路面中面层高温动态模量与车辙的关系.结果表明:提高路面中面层高温动态模量可以有效降低沥青混合料在荷载作用下的压、剪应变,加大中面层混合料向下传递荷载的扩散角,从而抵抗路面结构车辙病害;采用沥青混凝土外掺剂提高混凝土高温动态模量,性能明显优于SBS改性沥青的混合料.     

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.