基于计算机层析识别的沥青混合料有限元模型

应用数字图像处理技术，结合有限元建模方法，建立了包舍集料、空隙和胶浆在内的沥青混合料有限元模型，并模拟研究了沥青混合料劈裂试验过程中，由于空隙分布、加载方向以及集料与胶浆模量比等指标的变化对沥青混合料内部微观力学特性的影响，发现沥青混合料中空隙与集料颗料的分布对最大拉应力分布有很大影响，集料与胶浆模量比的变化则只影响最大拉应力值的大小而不影响其出现的位置。结果表明，该方法可进一步推广应用于不同条件下沥青混合料微观力学响应仿真。     

沥青混合料微观力学分析综述

针对当前沥青混合科研究方法的局限性，分析了国内外该领域的研究现状与存在问题。介绍了沥青混合料数字化方法及常用的力学分析方法。给出了运用微观力学方法研究沥青混合料的基本思路，即以二维和三维混合料数字图像为基础，数字重构沥青混合料微观结构，研究基于微观力学的沥青混合料集料接触模型，建立基于离散元的混合料微观空间结构的力学模型，应用离散元方法和微观力学理论分析该模型在劲度模量试验中的力学行为，进行沥青混合料劲度模量的虚拟试验。通过试验检验与校准，得出具有高可靠性、高精确度的劲度模量力学预估方法。     

沥青混合料单轴重复加卸载内部结构分析

利用可同步进行CT(ComputerizedTomograph)扫描的三轴仪,进行了沥青混合料单轴重复加、卸载实验。根据CT数和CT图像分析了加、卸载过程中,沥青混合料内部结构和密度的变化。计算了不同加、卸载阶段的损伤因子和结构系数。结果表明:加载初期损伤因子略有减小,属于压密阶段;随加、卸载的进行,损伤逐渐加大,而且试件内部损伤的演化、发展与试件空隙分布密切相关。     

沥青混合料设计综述

对目前国内外沥青混合料设计方法,如SUPERPAVE法、贝雷法、GTM法、CAVF法、马歇尔法、澳大利亚和法国沥青混合料设计等进行了介绍,对各种方法的优缺点进行了分析,指出了沥青混合料设计的未来发展趋势,对道路工程技术和研究人员有一定的参考价值．     

高模量沥青混合料应用综述

高模量沥青混合料（High Modulus Asphalt Concrete）能够减少路面结构的变形,延缓车辙的产生,改善路面的疲劳性能,延长路面的使用寿命。目前HMAC在国外已经比较成熟,并且已有相应的规范标准,而我国刚刚起步,针对高模量沥青混合料,应进一步研究,形成符合我国国情的成套技术。     

基于工业CT技术的沥青混合料内部空隙分布特性

采用高精度工业CT获取大量断层图像,首先对重建后的三维空隙各体积参数进行研究,统计各空隙的测量值,掌握其分布特性;对不同成型方法、路面不同层位取芯试件中的面空隙沿深度方向的分布情况进行研究。研究结果表明:对马歇尔成型的试件,其面空隙率沿试件深度方向不断变化;对旋转压实成型的试件,在30～105 mm高度范围内其面空隙率分布较均匀;上、中、下面层取芯的试件,三者的面空隙率变化趋势基本相同,面空隙率最大值都出现在试件上部。     

蓖麻油生物沥青调和沥青混合料使用性能研究

为了评价蓖麻油生物沥青调和沥青混合料的使用性能,设计了具有5种蓖麻油生物沥青掺量且级配均为AC-20C的沥青混合料,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、路面设计参数等性能指标.分析表明,随着生物沥青掺量的增加,调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗压回弹模量逐渐降低,但在一定掺量范围内满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求,此外水稳定性在加入消石灰后得到显著改善.随着生物沥青掺量的增加,劈裂抗拉强度降低至一谷值后略有提高,低温抗裂性得到改善.由此可见,将蓖麻油生物沥青调和沥青替代石油沥青用于混合料,在一定掺量范围内是可行的.     

温拌沥青混合料中的沥青在施工阶段的老化程度

按照确定的抽提、蒸馏方法回收沥青,测试从不同施工温度的沥青混合料中回收得到沥青的各项指标。从测试结果可以看出,不同温度的沥青混合料在施工过程中,其沥青老化的程度随着温度的升高而增加。从回收沥青粘度-温度变化趋势可以看出,沥青混合料的施工温度达到150℃时,其中的沥青老化程度开始急剧增加。温拌技术（例如,拌和温度在100℃和120℃时）可大大缓解混合料中沥青的老化程度。     

温拌沥青混合料中沥青在施工阶段的老化程度

按照确定的抽提、蒸馏方法回收沥青,测试从不同施工温度的沥青混合料中回收得到沥青的各项指标.从测试结果可以看出,不同温度的沥青混合料在施工过程中,其沥青老化的程度随着温度的升高而增加.从回收沥青粘度-温度变化趋势可以看出,沥青混合料的施工温度达到150 ℃时,其中的沥青老化程度开始急剧增加.温拌技术(例如,拌和温度在100 ℃和120 ℃时)可大大缓解混合料中沥青的老化程度.     

多碎石沥青混合料路用性能

为了研究多碎石沥青混合料的路用性能，采用不同矿料组配条件下的沥青混合料类型，进行低温抗裂性、高温稳定性、路面渗水和路面抗滑性等项路用性能指标试验。结果表明，不同矿料组配条件下沥青混合料的路用性能变化显著，其中多碎石沥青混合料因其良好的矿料级配组成，使其具有优良的路用性质。     

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。     

基于粘温特性的沥青混合料施工温度指标

利用Brookfield粘度计测试了不同温度和不同粉胶比下70#基质沥青和70#改性沥青的胶浆粘度,分析了粉胶比和温度对沥青胶浆粘度和施工控制温度的影响,建立了粉胶比作为施工控制温度指标,得到不同粉胶比下沥青混合料的施工控制温度标准。结果表明：粉胶比和温度对沥青胶浆的粘温特性有重要影响,主导着沥青混合料的施工控制温度;随着粉胶比的增大,胶浆粘度升高,粉胶比与胶浆粘度及其对数间具有良好的指数函数和线性函数相关性;随着温度的升高,沥青胶浆粘度降低,温度与胶浆粘度间具有很好的乘幂函数相关性。     

沥青混合料损伤蠕变模型试验研究

在三元件黏弹性模型基础上耦合一个连续性损伤因子,构建一个能够描述沥青混合料三阶段蠕变全过程的损伤蠕变模型。综合考虑黏弹性特性与损伤机制,推导了该模型的本构方程,分析了沥青混合料的蠕变特性。通过沥青混合料在不同应力水平下的单轴压缩蠕变实验,编制非线性拟合程序,得到模型参数和损伤演化曲线。将不同应力条件下模型预测值与实验结果进行对比,结果表明,该模型能准确反映不同应力水平下沥青混合料蠕变过程三个阶段的特征和进入破坏阶段的临界时间。     

沥青混合料水损害试验方法探究

详细研究了国内外沥青混凝土水损害试验的不同方法和原理，提出各试验方法所反映出的水损害的主要影响因素及各试验方法存在的问题，为路面工程建设提供了有效的、能避免或减少沥青路面水损害的分析．     

基于CT技术和有限元方法的沥青混合料虚拟劈裂试验研究

为弄清劈裂荷载条件下,沥青混合料试件内部的应力分布状态,基于X-ray CT技术、数字图像处理技术和有限元方法建立二维非均质数值模型,分析通过试件中心的垂直方向与水平方向路径条件下不同位置截面的内部应力分布情况,并与均质模型内部应力进行比较.结果表明,与均质模型不同,不同位置截面的非均质模型内部应力峰值没有出现在模型中心处,而是分布在试件中部呈现多峰值状态且较好地反应各个组分的力学行为;在分析路径上,不同位置截面的非均质模型应力分布趋势相同,但应力峰值出现的位置以及应力最大值均存在差异,说明试验截面的选取对二维虚拟试验结果影响较大.     

基于感应加热的钢丝绒纤维沥青混合料除冰性能评价

为有效解决冬季冰雪覆盖对沥青路面行车安全的困扰,采用电磁感应加热的方式,研究了钢丝绒纤维长度、掺量对沥青混合料除冰效果与路用性能的影响,并探讨了钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰机理。结果表明：钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰效果显著,钢丝绒纤维长度、掺量与感应加热平均融冰速率呈正相关趋势;掺量6%的5mm钢丝绒纤维沥青混合料平均融冰速率最快,达0.47℃·s-1;掺入钢丝绒纤维后,沥青混合料高温稳定性与低温抗裂性均得到改善;4%掺量的5mm钢丝绒纤维沥青混合料路用性能达到最佳;综合考虑,推荐掺入4%的5mm钢丝绒纤维为沥青混合料电磁感应加热除冰最佳方案。     

沥青混合料级配集料的分形特性

基于分形理论,对沥青混合料级配集料的分形特性进行了研究,探讨了集料颗粒、集料粒径分布、集料质量级配以及集料体积的分维等.研究结果表明:分维值可以用来定量地描述沥青混合料中集料的复杂外观结构,在双对数坐标下集料颗粒周长与面积呈现线性关系,相同集料(同料源)不同级配的集料颗粒具有近似相同的分维,相同集料不同截面具有相同的分维,不同集料(不同料源)表现出不同的分维;分维值也可以用来定量地描述沥青混合料中集料粒径分布、集料质量分布、集料体积分布以及集料的空隙率等,集料质量级配分维值越大,其级配就越粗.     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

设计沥青混合料多依据沥青混合料的宏观品质,而沥青混合料的细观结构对宏观性能有着重要影响,基于图像技术的细观研究可深入地解释沥青混合料的路用表现。介绍了数字图像处理技术的定义及利用X-ray CT无损技术获取沥青混合料内部结构的方法,并综述了利用数字图像技术分析沥青混合料内部结构特性,包括集料形状、分布、接触性能及空隙等方面的研究,表明了图像技术研究沥青混合料的可行性。同时,还简要介绍了基于图像处理的沥青混合料细观结构的数值模拟方法,主要讨论了离散元方法和有限元方法的特点。最后提出了目前研究中的几点不足,并展望了沥青混合料细观结构未来的研究方向,为今后沥青混合料的研究提供参考。     

硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能

针对国内外对硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能研究甚少的现状,采用干湿循环作用下不同质量分数(2.5%,5%和10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了沥青混合料在硫酸盐腐蚀介质中的马歇尔力学性能、高温稳定性和低温抗裂性的变化规律。试验结果表明:沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的性能衰减较蒸馏水环境下更为严重,且沥青混合料的性能随硫酸盐浓度的增加呈降低趋势;SMA-13沥青混合料的耐硫酸盐侵蚀性优于AC-13沥青混合料;SEM微观分析表明,硫酸盐溶液较蒸馏水更易侵入沥青膜与集料界面,加速水损害,并在干燥环境中结晶膨胀,导致界面强度降低,这是沥青混合料各项性能衰减的主要原因。