沥青混合料同轴剪切试验方法研究

在国内外沥青混合料抗剪试验方法研究分析的基础上,提出了一种全新的即同轴剪切试验方法,同轴剪切试验方法不但比较简便,而且试件受力特点符合路面的实际状况.建立同轴剪切试验模型的三维有限元模型,着重对同轴剪切试验试件力学响应进行分析,然后对同轴剪切试验试件受力特点进行有限元分析;根据试件的受力特点提出沥青混合料抗剪强度的指标,采用三轴试验抗剪强度指标进行对比验证.     

沥青混合料三维仿真设计及虚拟剪切试验研究

使用凸包算法和Bubble Pack算法生成clump块体模拟粗集料颗粒,并基于PFC 5.0 3D平台实现虚拟粗集料颗粒的装配、虚拟砂浆及空隙的生成,完成沥青混合料虚拟试样的构建.最终,基于伺服控制原理进行虚拟三轴剪切试验,并对比分析室内试验及虚拟试验数据.结果表明:基于PFC5.0 3D平台在沥青混合料虚拟试样中采用clump块体直接表征粗集料颗粒,精度可控,表面结构更加拟真;构建的沥青混合料三维离散元数值模型能够有效描述沥青混合料的力学行为.     

沥青混合料非常规试验方法

本文介绍了几种沥青混合料的非常规试验方法,以利于施工过程中及时地对沥青结合料和沥青混合料的性质进行准确试验,为修筑高等级道路路面提供条件.     

沥青混合料抗剪性能研究综述

总结并评价了沥青混合料抗剪试验方法、抗剪机理及抗剪设计研究现状, 对9种剪切试验方法的分析和评价有助于设计、施工和科研人员正确选用这些试验方法。混合料剪切强度由沥青胶泥的性质、集料和沥青界面的剪切强度和集料之间的嵌挤情况共同决定,为提高混合料抗剪性能指出了方向。抗剪设计在应用于工程前尚需深入研究容许剪应力法中相关系数的确定、基于抗剪性能的车辙预估模型的标定等问题。     

RIOHTrack中面层沥青混合料高温性能SPT试验

为了优选沥青混合料高温性能的简单性能试验(simple performance test,SPT)的评价指标,通过SPT复模量试验和重复荷载试验对交通运输部公路科学研究院足尺路面试验环道(full-scale test circular track in Research Institute of Highway,Ministry of Transport,RIOHTrack)所用7种中面层沥青混合料AC-20的高温性能进行了评价.采用动态模量、车辙因子、流变次数、永久应变与流变次数之比及永久应变斜率5个评价指标,基于幂函数关系对相同及不同试验间的评价指标进行拟合,分析各个指标间的相关性.研究结果表明:SPT试验能有效评价沥青混合料的高温性能,根据各个指标间相关性判定系数综合平均值的大小,优选出车辙因子及永久应变斜率作为中面层沥青混合料高温性能的评价指标,相应的评价结果具有良好的一致性.     

橡胶沥青混合料高温稳定性影响因素试验

通过室内车辙试验和浸水车辙试验,采用单因素对比分析的方法,对橡胶沥青混合料高温稳定性能的主要影响因素进行了系统研究.试验结果表明,胶粉来源、胶粉掺量、油石质量比、空隙率等因素,对于橡胶沥青混合料高温稳定性的影响比较显著,基质沥青对高温稳定性也有一定程度的影响,而胶粉细度等因素所产生的影响较小.尽管不同级配形式下混合料常规动稳定度的测试结果差异不大,但由于浸水对比车辙试验条件下动稳定度的衰减幅度最小,因此,矿粉比例低且细料较少的间断级配形式更适用于橡胶改性沥青.     

不同试验方法的沥青混合料强度特性

为了研究沥青混合料弯曲试验、直接拉伸试验和劈裂试验的拉应变破坏原因,采用不同试验方法对沥青混合料强度特性进行研究,得到沥青混合料强度、破坏应变和临界应变能密度参数随加载速度的变化规律。研究结果表明:沥青混合料强度和临界应变能密度随加载速度的增大而增大;以极限承载能力作为破坏准则,导致在强度参数取值时存在随意性问题,影响路面结构设计的科学性;拉应变是导致沥青混合料发生破坏的主因;以主拉应变作为破坏准则,可以通过加载速度统一不同试验方法的各个力学参数,解决沥青混合料强度的不确定性问题和破坏原因不明的问题。     

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.     

沥青混合料车辙的影响因素分析

车辙的产生主要是由于沥青路面在水平荷裁作用下抗剪强度不足所引起的,沥青混合料强度取决于混合料矿料间的内摩阻力α和沥青与矿料间的粘结力c,用莫尔一库伦方程来说明矿料和沥青对沥青混合料抗剪强度的影响：τ=c＋σtgα。控制车辙的产生．关键是如何控制混合料矿料之间的内摩阻力与沥青与矿料之间的粘结力,多方控制可以有效提高沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。从沥青混合料角度出发,影响车辙的因素主要有与内摩阻力α有关的：集料、矿料级配、沥青用量,与粘结力c有关的沥青种类、沥青用量、沥青与矿料之间的粘结作用、填料的种类、添加外加荆等。     

基于车辙试验的沥青混合料高温性能评价

本文基于室内车辙试验的各种指标,研究沥青混合料在特定温度和压力条件下的变形特性,全面分析沥青混合料的高温性能。     

基于车辙谱的沥青路面轴载限研究

在对全国各地大量高速公路轴载数据调查分析的基础上,比较了不同轴型作用下的沥青路面剪应力场,提出基于车辙的多轴型数据处理方法.通过该方法对各地轴载谱数据进行换算,并采用换算后的数据,分析不同水平轴载对沥青路面车辙的影响,据此提出轴载限的确定方法,计算各级轴载对车辙的贡献,并给出典型省份的轴载和车辙谱.研究表明,不同轴组类型作用时路面内相同位点处最大剪应力值较为接近.荷载对路面变形特性的影响可以分为3个层面:对于≤10t荷载,路面具有很稳定的抗力;对于>10~15t轴载,路面具有较稳定抗力;对于>15t轴载,路面难以提供稳定抗力.采用抗剪强度较高的改性沥青材料对沥青路面车辙的改善效果明显.     

沥青路面车辙预估方法的研究

以我国半刚性基层沥青路面车辙损坏为研究对象，在分析车辙的形成机理和车辙主要影响因素的基础上，通过半经验一半理论的分析方法，并结合大量的不同温度、不同压力、不同厚度的车辙试验、抗剪试验以及车辙试验剪应力的计算，提出了适用于我国半刚性基层沥青路面的车辙预估模型，并采用最小二乘法确定了预估模型参数，对沥青路面的设计和有效防止车辙损坏具有重要意义．     

SEAM沥青混合料高温稳定性

通过标准马歇尔试验确定普通沥青混合料的最佳油石比和毛体积密度,依据经验公式计算不同掺量SEAM（硫磺添加剂）沥青混合料的最佳油石比,再通过车辙和单轴动态蠕变试验测试了不同掺量SEAM沥青混合料的高温变形,分析、计算了动稳定度、位移和蠕变模量等试验数据．试验结果表明,掺量为30％～40％SEAM沥青混合料的抗高温变形能力最强,因而SEAM改性沥青混合料的掺量应在30％以上较为合适．     

沥青混合料体积参数VMA、VCA与路用性能关系研究

为了揭示沥青混合料空间结构与路用性能关系,以VCAratio、VMA为混合料的空间结构指标,通过室内车辙试验、弯曲小梁试验和冻融劈裂试验研究了SMA-13、OGFC-13、AC-13等混合料的空间结构与路用性能关系。研究结果表明:VCAratio可反映混合料的骨架结构,细集料对VMA和骨架结构的形成和稳定性有一定的影响,骨架结构对弯拉强度的贡献率有限,以冻融劈裂试验评价混合料的水稳定性存在一定的局限性。研究结果为沥青混合料的选用和设计提供指导。     

材料参数对沥青混合料高温稳定性的影响

为了提高国内高速公路沥青路面的高温稳定性,针对沥青路面中面层常用的19型沥青混合料,分析了集料级配、沥青类型、沥青用量、空隙率等材料参数以及压实方法、实验温度等因素对19型沥青混合料高温稳定性的影响.试验结果表明,沥青混合料的抗高温车辙受集料级配和沥青性能的双重影响,同时采用油石比在最佳油石比基础上低0%～0.3%和4%的空隙率时,沥青混合料的高温稳定性最好.     

高等级公路路面沥青层剪应力分布研究

采用实测轮胎接地有效面积和接地压力,通过编写Fortran程序将交通荷载转化为移动均布荷载,对三维多层的沥青路面进行有限元动态分析,得到路面沥青结构层剪应力沿深度方向的分布规律.结果表明,不同荷载条件下路面沥青层剪应力的差异明显,水平力对剪应力亦有较大影响;路面面层回弹模量、泊松比及基层回弹模量对剪应力的影响均比较显著.     

超薄磨耗层层间粘结效果影响因素研究

超薄磨耗层是一种新型预防性道路养护技术,其使用效果的好坏与层间粘结力有着密切的关系。以室内模拟试验为基础,采用AC-13沥青混合料作为原路面,SBS(热塑性丁苯橡胶)改性乳化沥青作为层间粘结材料,分别采用AC-13、SMA-13、OGFC-13、Nova Chip(C)混合料作为超薄磨耗层,马歇尔击实法成型复合型试件,并采用层间力测试仪进行剪切试验,测定层间抗剪切强度。试验结果显示,采用上述四种混合料作为磨耗层,平均抗剪切强度分别为1.053 MPa、1.1 MPa、1.02 MPa、1.261 MPa;随着乳化沥青洒布量的增加,层间抗剪强度呈现先增加后降低的趋势;对于每种路面结构,温度由25℃升高至45℃,层间粘结强度普遍下降,但不同结构的强度降幅各不相同。试验结果表明:层间粘结强度受混合料类型的影响,Nova Chip抗剪强度最高,开级配沥青磨耗层OGFC(开级配沥青磨耗层)最低;每种路面结构都存在使层间抗剪强度达到最大值的最佳乳化沥青洒布量,且不同温度下对应的最佳乳化沥青洒布量也不同;随着温度升高,层间剪切强度降低,其中Nova Chip结构对于温度的敏感性最高,AC(沥青混凝土)结构的温度敏感性较低。     

单向拉伸应力状态下沥青混合料强度和刚度特性

为了解单向拉伸应力状态下沥青混合料的强度、刚度特性及破坏原因,进行不同加载速度的直接拉伸动回弹模量、静回弹模量及强度试验,揭示沥青混合料强度、回弹模量、破坏应变、应变能等参数随加载速度的变化规律。建立初始开裂对应的各个力学参数与加载速度之间的幂函数关系,并从破坏机理上将材料设计与结构层的设计相统一。研究结果表明：在单轴拉伸试验中,沥青混合料的动、静回弹模量随加载速度的增大而呈幂函数增大,且动回弹模量随着温度的升高而降低;进行不同加载速度的破坏试验时,试件的初始开裂应变基本保持稳定,且表现为拉应变破坏特征,故拉应变是导致沥青混合料发生破坏的原因,用第二强度理论作为直接拉伸条件下的破坏准则较合适。     

冷补沥青混合料的配比设计

与热拌沥青混合料相比,冷补沥青混合料由于不受天气条件限制,能随用随补,成为目前公路沥青路面坑槽修补的一种新形式。针对冷补沥青混合料的配比问题,选择了冷补沥青混合料的原材料,研究了冷补沥青添加荆的配方,对冷补沥青混合科初始强度和成型强度进行了试验。试验结果表明,所配制的冷补沥青混合料有较好的性能。