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.     

冻融循环条件下沥青混合料强度衰减的评价方法

对沥青混合料在不同冻融循环条件下的破坏机理及其强度衰减评价方法进行研究.通过比较不同温度、不同频率及不同冻融循环条件下沥青混合料动态模量及其损伤变量的变化规律,探讨沥青路面冻融破坏机理,并确定冻融循环条件下其强度衰减的评价方法及指标.研究结果表明:当温度在5～15℃之间时,沥青混合料的动态模量迅速变化,温度继续升高之后趋于稳定;比较直接冻融、饱水加载后冻融和加载冻融同时作用3种不同冻融循环试验方法,以加载冻融同时作用的条件最为苛刻;确定在25℃和10 Hz下,进行900 N边加载边冻融试验作为沥青混合料强度衰减评价方法,损伤变量达到10%时作为沥青混合料的损伤破坏评价指标.     

冻融循环对高寒地区沥青混合料弯拉性能的影响

为准确地评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青路面的服务水平和使用寿命影响,在沥青混合料冻融循环弯曲试验的基础上,分析了冻融循环次数对混合料弯拉性能的影响,利用指数模型进行了拟合;应用方差分析检验了冻融循环影响的显著性;采用损失率模型,通过Logistic模型评价了混合料在冻融作用下的衰减特性.结果表明:沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变随冻融循环次数的增加呈减小趋势,初期冻融循环作用下混合料性能衰减较快,经历15~21次冻融循环后弯拉性能衰减趋于平缓.方差分析表明:冻融循环对混合料的弯拉性能影响显著;弯拉性能损失模型较好地反映了冻融循环作用的影响.     

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。     

水-温耦合作用的玄武岩纤维沥青混合料损伤特性研究

北方季节性冰冻区冬季气温低、夏季气温炎热,季节交替时冻融循环显著,再加上夏季降水冲刷作用使得路面受到严重的水和温度耦合作用损伤,致使沥青路面容易出现早期病害,如开裂松散、沉陷、坑槽等,因此提高季冻区沥青路面抗水-温耦合损伤能力具有重要的现实意义.本研究对水-温耦合作用下沥青混合料损伤特性研究,得出掺入玄武岩纤维可以改善沥青混合料劈裂强度、增强沥青路面抗拉强度和耐久性.     

水温冻融循环条件下沥青混合料性能衰变的规律

在我国北方寒冷地区或南方部分地区遭遇突变冰雪天气时,路面材料长时间处于有水、低温冰冻状态及温度交替变化过程中,因水分和温度共同作用引起的冻融损坏现象较为普遍.通过测试冻融过程中试件内部温度的变化,确定了室内冻融循环试验方案,分析了有水条件下冻融0,5,10,15,20次后沥青混合料的空隙率、抗压强度和冻融劈裂强度的变化规律.研究结果表明,沥青混合料的强度和水稳定性能受多次反复冻融影响衰减显著.     

水-荷载耦合作用下沥青混合料性能变化分析

传统的水对沥青混合料性能影响的研究主要集中在水稳定性上,而对水作用下沥青材料的长期性能研究较少。为此,首先进行了水、温、荷载综合作用下的沥青混合料耐久性能的室内试验设计;而后采用该方法对设计的沥青混合料进行了性能评价。研究结果表明：相应的试验设计在一定程度上模拟了实际沥青路面的水、温、荷载作用状况;水、温的动态作用使得沥青材料的使用寿命发生明显衰减;重载条件下,水-荷载的耦合作用对沥青路面使用寿命的衰减作用更加明显。     

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。     

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.     

冻融循环条件下沥青混合料的损伤规律

为研究冻融循环作用对沥青混合料水稳定性的影响,基于表面自由能理论,分析了不同冻融循环次数下沥青-集料界面间黏附功与剥落功的变化情况,并对沥青混合料的水稳定性进行了评价;在此基础上,利用劈裂试验及Logistic模型进一步探究了沥青混合料的饱水程度与冻融作用对其水稳定性的影响.研究结果表明：随着冻融循环次数的增加,沥青的表面能及黏聚功降低,沥青-集料间的黏附功降低,剥落功升高,沥青混合料的水稳定性减弱;沥青混合料的空隙率随冻融循环次数的增加而增大,其劈裂强度降低;冻融过程中沥青混合料的饱和度越大,其损伤程度与损伤速率越大,当沥青混合料的饱和度大于50.00%时,冻融作用对沥青混合料性能的影响愈发明显,因此推荐沥青混合料的冻融劈裂试验在饱和度高于50.00%的条件下进行.     

冻融循环作用下泡沫和乳化沥青冷再生混合料损伤特性与细观机理

为了揭示冻融循环作用下泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律,设计了冻融循环试验方案,基于劈裂强试验、无侧限抗压强度试验、贯入剪切试验研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料力学性能的劣化影响,以工业CT无损检测技术为研究平台,研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料微细观空隙级配、空隙直径的影响规律。结果表明,冻融循环作用显著降低了泡沫/乳化沥青冷再生混合料的力学性能,总体上,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料表现出了基本相同的力学性能,乳化沥青比泡沫沥青冷再生混合料有更好的抗损害性能。随着冻融循环次数增加,泡沫/乳化沥青冷再生混合料的平均空隙直径和最大空隙直径增大,大空隙数目增加,小空隙比例和空隙数目减小,随着平均空隙直径增大,泡沫/乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、贯入剪切强度均呈指数函数关系减小。冻融循环作用下,泡沫/乳化沥青冷再生混合料内部微空隙数目减少、平均空隙直径增大是其力学性能衰减的主要原因之一。     

冻融作用对环氧沥青混凝土复合梁抗裂性能的影响

在中国北方季节性冰冻地区,反复的冻融作用对环氧沥青混凝土的抗裂性能影响较大。本文分别对7组环氧沥青混凝土试件进行0到30次冻融作用,研究了冻融作用对弯曲劲度模量及复合梁平面应变断裂韧度（KIC）的影响,分析了不同冻融重复作用下带裂缝的复合梁发生裂缝扩展时的横向应力应变响应和层间粘结状况。研究结果表明:弯曲劲度模量随冻融循环作用的升高而降低;复合梁平面应变断裂韧度（KIC）、裂缝尖端最大横向拉应力/应变随着冻融重复作用的增加先降低后增高;不同冻融重复作用下带裂缝复合梁断裂不会发生在环氧沥青粘结层。     

冻融循环条件下外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响

为评价外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响状况,采用水泥、消石灰、橡胶粉和高分子聚合物对AC-13和AC-16沥青混合料进行掺配,然后在冻融循环条件下通过劈裂强度评价其水稳定性能.首先通过高温稳定性、低温抗裂性及水稳性试验方法,确定了水泥和消石灰的最佳改性含量;其次通过沥青三大指标测试方法、弹性恢复试验及小梁弯曲试验分别获...     

用水泥路面碎石化后回收粒料再生的冷拌沥青混合料的性能

采用乳化沥青作为结合料,将回收水泥路面碎石化后破碎的粒料再生成冷拌沥青混合料。首先,通过马歇尔稳定度试验和劈裂强度试验确定再生混合料的最佳乳化沥青用量;然后,分别通过车辙试验和冻融劈裂试验评价了再生混合料的高温稳定性和水稳定性。结果表明,用回收水泥路面碎石化后破碎的粒料再生成的冷拌沥青混合料具有较高的力学强度,优良的高温性能和水稳定性,满足JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》要求。     

侵蚀对透水纤维沥青混合料水稳定性的影响

沥青路面在冬季容易受到融雪剂的侵蚀,对道路的性能产生影响,不利于行车安全。为此,通过设置盐分浓度、种类以及聚酯纤维掺量三个变量来研究不同环境下透水沥青混合料水稳定性的变化情况。在透水沥青混合料中掺加不同掺量的聚酯纤维（0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%）,选用矿料级配PAC-13制作马歇尔试件。并将试件放在不同浓度的NaCl盐溶液（0%、13%、26%）中,以及不同浓度的Na2SO4盐溶液（0%、8%、16%）中,进行侵蚀以及冻融。由试验结果得出：盐分对透水纤维沥青混合料的侵蚀随着两种盐溶液浓度的增加而更加严重;并且,盐溶液浓度越大,冻融劈裂抗拉强度比越小,说明试件的水稳定性越差;相较于NaCl溶液,Na2SO4溶液对试件的侵蚀更明显。聚酯纤维的掺量存在最佳值,当掺入0.4%的聚酯纤维时,透水沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比最大,水稳定性最好,抗盐分侵蚀的能力最强。     

玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能

为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电镜（SEM）对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明：利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验得知混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。     

玻璃纤维改性相变沥青混合料路用性能

为研究玻璃纤维对聚乙二醇(PEG)沥青混合料性能的增强效果,探究玻璃纤维掺量对其性能的影响规律,通过车辙试验、半圆弯拉试验、冻融劈裂试验研究了玻璃纤维PEG沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并利用室外调温试验研究掺加玻璃纤维前后PEG在沥青混合料中的降温效果。结果表明:玻璃纤维掺量为0.2%时,PEG沥青混合料的高温稳定性较好,动稳定度比未掺时高51%;玻璃纤维对混合料低温性能、水稳定性有影响,但效果不明显;玻璃纤维几乎不会影响PEG对沥青混合料的降温效果。可见玻璃纤维能显著提高PEG沥青混合料的高温稳定性且不会破坏PEG材料的调温性能。     

沥青混合料高温稳定性影响因素试验分析

设计了不同级配类型的沥青混合料,通过车辙试验和单轴静载蠕变试验,研究了交通荷载、环境温度、材料类型和水作用（高温浸水和冻融循环）对沥青混合料高温稳定性能的影响.试验结果表明,荷载和环境温度对沥青混合料的高温稳定性具有明显的影响.由于沥青混合料的粘性,随着荷载的增加和温度的升高,沥青混合料的动稳定度呈幂指数关系减小.中间级配（玄AC13-2、石AC20-5）的沥青混合料高温稳定性较好;细级配的沥青混合料高温稳定性最差;大粒径沥青混合料高温稳定性能优于小粒径沥青混合料.水的作用严重削弱了沥青混合料高温稳定性能,而冻融循环的影响要远远大于高温浸水.并且Burgers模型可用于表征沥青混合料水损害前后蠕变性能,且其粘弹性参数均受到水作用的不同程度影响,水作用对沥青混合料抗高温变形能力极为不利.     

沥青混合料水稳定性评价方法研究

分析比较了4种评价沥青混合料水稳定性评价方法即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、沥青路面分析仪浸水车辙试验和朱丽叶试验的优缺点和试验条件．从试件性能的稳定性、试验模拟的环境条件、评价指标的有效性而言，沥青路面分析仪浸水车辙试验最好，朱丽叶试验次之，冻融劈裂试验第三，而浸水马歇尔试验最差．但从试验方法的可操作性而言，沥青路面分析仪浸水车辙试验最差．通过不同评价指标的相关性分析，研究不同试验方法内在区别和联系，从而为实际工程运用提供一些参考．     

冻融循环对混凝土静动力特性的影响

为了解冻融循环对混凝土材料静、动态力学性能的影响规律,在清水和盐水中采用"快冻法"对C60混凝土进行了不同冻融次数后的单轴静压试验和霍布金森压杆冲击试验,分析了混凝土强度变化的原因。试验表明,清水和盐水条件下,混凝土试件的质量损失和相对动弹性模量的损失率随冻融次数的增加而增大,盐水环境中更明显。清水环境下的冻融循环对混凝土的静态抗压强度具有显著影响,但对其动态抗压强度影响不明显;盐水环境下,当冻融次数较少时,混凝土的动态强度表现显著的应变率效应且不受冻融循环次数的影响,但在冻融循环次数达到240次时,混凝土的动态强度显著下降且对冲击速度不再敏感。不同冻融环境对混凝土静、动态强度影响的差异显著。