用弯曲应变能方法评价沥青混合料的低温抗裂性能

通过对沥青混合料低温开裂机理的分析和对大量试验结果的总结，以弯曲应能密度临界值为指标来评价沥青混合料的低温抗裂性能，首先，分析了沥青混合料低温开裂机理，其次，在MTS810材料试验系统上进行了0℃下的沥青混合料的低温弯曲试验；最后，用灰关联的方法分析了沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变、油石质量比，表观密度及所用沥青的针入度等指标对混合料的应变能密度临界值的影响程度，研究表明，一般情况下，沥青混合料储存的弹性应变能越多，沥青混合料的低温抗裂性能就越好，由于沥青混合料的应变能密度临界值指标是混合料临界弯拉应变和弯拉强度2个指标的综合，用它来评价沥青混合料的低温抗裂性能更加科学；低温时沥青混合料的允许变形能力较差，提高混合料的允许变形能力可明显增强沥青路面的低温抗裂性能。     

应力吸收层沥青混合料的路用特性

通过对自主研发的Sampave特种改性沥青的应力吸收层混合料进行低温弯曲试验,分析沥青结合料对应力吸收层沥青混合料低温抗裂性能的影响;采用拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青结合料的应力吸收层混合料抗拉伸变形与抗拉压疲劳性能.结果表明,研发的Sampave特种改性沥青混合料具有优良的低温抗裂、抗拉伸和抗拉压疲劳性能,但单一改性剂SBR改性沥青并不能达到应力吸收层沥青结合料的性能要求.     

纤维加筋沥青混凝土断裂性能试验

应用断裂潜能和临界应力强度因子KIC的概念，研究了在开裂的沥青路面上加铺沥青面层时的抗裂性能，分析了玻璃纤维加筋沥青混凝土(GFRAC)、普通沥青混凝土以及抗滑面层的开裂行为。采用马歇尔试验与3点弯曲试验，选取有预切缝和无切缝两种试件进行试验，利用断裂潜能的概念评估沥青混凝土抑制裂缝产生的能力，并且测定了材料的临界应力强度因子。研究表明，加入玻璃纤维能有效地提高沥青混合料稳定度，改善沥青混凝土的高温抗变形能力。     

厂拌热再生SBS改性沥青混合料抗裂性能

为了研究厂拌热再生SBS改性沥青混合料的抗裂性能,采用半圆弯拉试验,通过断裂能分析中低温条件下旧料掺量、再生剂掺量对再生沥青混合料抗裂性能的影响;同时借助数字散斑技术,对半圆弯拉试验加载全过程中试件表面图像进行散斑处理,对其裂缝尖端水平应变场信息以及裂缝扩展特征进行评价,对比分析水平应变-时间曲线的变化规律;并研究长期老化和冻融循环作用对再生沥青混合料抗裂性能的衰减特性。研究结果表明:中低温条件下,再生沥青混合料的抗裂性能随旧料掺量的增加呈二次多项式递减,使用再生剂无法改变这种递减关系,但有助于减缓其劣化趋势,当旧料掺量(质量分数,下同)小于30%时,再生沥青混合料抗裂性能接近新拌改性沥青混合料,但抗老化性能较差;再生沥青混合料砂浆易形成受力薄弱界面,再生剂可延长其开裂时间,并提高裂尖水平应变峰值,尤其对于大比例废旧SBS改性沥青混合料(RAP-SBS)再生改善效果更明显;影响再生沥青混合料低温抗裂性能的各因素依次为温度、旧料掺量、长期老化,其中温度的影响最显著;再生沥青混合料低温抗裂性能对冻融循环次数的敏感度随旧料掺量的增加而增大,指数模型可以较好表征再生沥青混合料低温抗裂性能随冻融循环次数的衰减状况,其损伤程度随冻融次数的增加大致分为快速损伤期和稳定损伤期2个阶段。     

沥青混合料低温抗裂性能分析及断裂过程模拟

为了分析沥青混合料材料参数对低温抗裂性能的影响,选取不同混合料类型、沥青种类、老化程度及再生料(RAP)含量为变量,应用圆盘拉伸试验(DCT)进行温度为-12℃下的沥青混合料断裂试验,选取断裂应变容限值为评价指标,研究不同因素对沥青混合料低温性能的影响.采用内聚力模型对DCT试验全过程进行模拟,探究混合料的裂纹扩展及损...     

沥青混合料低温抗裂性能评价指标

为了确保沥青路面在低温下的抗裂稳定性,就必须用实验方法来评定它在低温条件下的性能,然而到目前为止仍未有统一方法,因此尽快找到一种科学而又实际的评价指标,对于沥青路面低温缩裂问题的解决有着深远的意义.以沥青混合料低温抗裂性评价指标作为研究对象,在分析目前一些评价方法的基础上,通过对不同品种沥青混合料试验结果进行分析总结,发现沥青混合料的低温压缩应变能指标,更能反映不同沥青混合料的低温性能;对于低温蠕变试验,采用0℃、10%破坏荷载应力水平更适用于不同沥青混合料,利用0℃压缩应变能作为沥青混合料低温抗裂性能评价指标,方法简便易于推广.     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

沥青结合材料低温抗裂性能分析及寒区新型沥青混合料设计

为了解决寒区沥青路面低温开裂现象,设计适用于寒冷地区应用的新型沥青混合料.基于小梁弯曲试验获取基质沥青、沥青胶浆、沥青细料组合体低温应力-应变曲线,以弯曲应变能密度临界值评价上述3类结合材料的低温抗裂性能.掺配不同粒径的胶粉颗粒使之与AC-13混合料中的细矿料级配一致,并替换50%,的常规细矿料从而制备寒区高性能沥青混合料.通过车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验对其路用性能进行评价.结果表明常规沥青细料组合体极差的低温抗裂能力是寒区沥青混合料低温开裂的重要原因.以同级配的胶粉颗粒体替代50%,的常规细矿料后,沥青混合料的路用性能得到明显改善,其低温抗裂性能、水稳定性能有较大提高,但其高温稳定性能略有降低.该项研究为后续寒区沥青路面的设计及施工奠定理论基础.     

应力吸收层温拌橡胶沥青混合料性能

为解决半刚性基层沥青路面和旧路加铺沥青层存在的反射裂缝问题,提出设置温拌橡胶沥青混合料应力吸收层防治反射裂缝的产生。针对寒冷地区低温特点,对用作应力吸收层的SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料进行了组成设计,通过正交试验确定橡胶沥青的最优组合和生产工艺,确定混合料的原材料、配合比和级配,采用旋转压实法成型混合料试件;通过车辙试验确定混合料的高温性能,根据低温弯曲试验和约束试件温度应力试验确定混合料的低温性能,依据浸水马歇尔稳定度试验和冻融劈裂试验确定混合料的水稳定性能,对用作应力吸收层的SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料的性能进行系统研究,并将SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料与热拌橡胶沥青混合料、Sasobit温拌橡胶沥青混合料的路用性能进行对比。研究结果表明:SAK-Ⅰ温拌剂能够使温拌橡胶沥青混合料在拌和温度与压实温度降低30℃的情况下,仍具有较好的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能,其路用性能优良;冻断温度比破断强度、转折点温度和温度-应力曲线斜率更能准确评价温拌橡胶沥青混合料的低温抗开裂能力,冻断温度可作为评价温拌橡胶沥青混合料低温抗裂性能指标;SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料的路用性能比SBS改性沥青混合料的路用性能高,更适合在寒冷地区应力吸收层中推广使用。     

沥青混合料低温抗裂性评价方法研究

一般评价沥青混合料低温抗开裂性能可从两方面进行,一方面看其在低温下的变形能力;另一方面看其在低温断裂时所能承受的断裂拉力的大小,但以往多以其变形能力这一单一指标来衡量沥青混合料的抗开裂能力是不全面的,为此从如何综合反应沥青混合料断裂时的应力,应变大小的角度出发,提出了评价沥青混合料低温抗开裂性能的压缩应变能指标及计算方法,并对两种改性沥青混合料进行了冻断试验和压缩应变性能试验,比较了它们的试验结果。     

排水性沥青混合料低温性能的探讨

针对高寒多年冻土区特点,分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,为保证低温性能,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化(TFOT)样品、压力老化(PAV)样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪(BBR)试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验(TSRST),评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明:沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1/3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。     

基于图像散斑技术的纤维沥青混合料开裂演化行为研究

选用3种纤维(聚酯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)对AC-13沥青混合料进行改性。通过半圆弯拉试验同步结合图像散斑技术，研究纤维沥青混合料抗裂性能。根据混合料预切缝处的速度、裂纹演化趋势以及应变，探寻纤维沥青混合料裂缝起裂、发展规律。结果表明：纤维的添加可以提高沥青混合料的柔性指数，延缓混合料峰值荷载拐点出现的时间，全场应变可以较为高效地反映纤维沥青混合料横向和竖向的裂纹发展规律。半圆弯拉试验力学指标(柔性指数)与图像散斑技术指标(第I阶段速度变化率和转折点1的时间)的线性相关系数R²均大于0.9。对于沥青混合料开裂阻滞作用，依次为玄武岩纤维优于玻璃纤维、聚酯纤维。     

纤维沥青混合料的低温抗裂性能

从不同纤维的微观特性和纤维沥青胶浆的沉锤试验出发,通过3种级配的纤维沥青混合料低温弯曲蠕变试验,分析了纤维和级配对沥青混合料低温抗裂性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了剖析。结果表明,纤维的加入可明显提高沥青混合料的低温抗裂性能,其中聚酯纤维的作用效果最为显著。     

沥青混合料低温抗裂性能评价方法

沥青混合料低温抗裂性能的评价方法到目前为止还不统一，而尽快找到一种统一的评价方法对于减少沥青路面低温缩裂是非常重要的，采用了用约束试件温度应力，低温蠕变，断裂力学J－积分及压缩应变能密度四种方法来评价四组不同级配沥青混合料的低温抗裂性，通过对每一试验结果的分析与比较，从中找出一种最佳评价方法。     

矿料级配对沥青混合料低温性能的影响

为了研究级配对沥青混合料低温性能的影响，探讨沥青混合料低温性能评价方法，借鉴SHRP和贝雷法级配初拟几种级配，对其低温性能进行了试验研究和比较，并推荐了低温性能好的级配。在分析沥青路面低温开裂机理和分析试验结果的基础上，提出了沥青混合料低温性能的合理评价方法，认为沥青混合料低温收缩性和低温柔性是反映沥青路面低温抗裂性能的2个方面，小的收缩性和高的低温柔性使沥青混合料具有较高的抗低温开裂的潜能；应综合收缩系数和低温破坏应变2个指标评价沥青混合料低温性能。     

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。     

基于间接拉伸开裂方法评价超薄磨耗层混合料抗裂性能

通过间接拉伸开裂（IDEAL-CT）试验方法,研究了不同级配及油石比条件下超薄磨耗层混合料的抗裂性能。结果显示,级配变密会导致混合料整体强度上升,抗变形能力下降,同时会加快裂缝扩展速度,混合料抗裂性能下降。油石比的增加会使混合料抗变形能力提升,延缓裂缝扩展速度,使得混合料抗裂性能增强。皮尔逊相关性分析结果表明,随着超薄磨耗层混合料的孔隙率和沥青膜厚度的增加,混合料整体强度降低,抗变形能力提升,裂缝开裂速度下降,混合料整体抗裂性能增强,因而超薄磨耗层混合料设计过程中可通过提升孔隙率和沥青膜厚度来增强混合料的抗裂性能。对于IDEAL-CT试验指标,断裂能不适用于评价超薄磨耗层混合料抗裂性能。     

纤维类型及用量对沥青混合料抗裂性的影响分析

纤维类型及用量对提高沥青混合料抗裂性能有重要影响.采用间接拉伸试验方法,以破坏拉伸应变和应变能作为评价指标,通过添加聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维和木质素纤维制成纤维沥青混合料,比较不同纤维类型和纤维掺量对沥青混合料抗裂性能的影响.结果表明:对于破坏拉伸应变和应变能指标,从大到小依次为聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维、木质素纤维;纤维掺量在0%~0.2%范围内,纤维掺量提高对于变形能力有较大提升.     

青藏高寒地区沥青混合料低温抗裂性能的灰关联分析

运用单因素方差分析方法,研究了低温弯曲试验结果,得到沥青种类、级配类型和不同的公称最大粒径对青藏高寒地区沥青混合料低温抗裂性能的影响程度;以弯曲应变能密度为评价指标,利用灰关联分析法分析沥青种类对低温抗裂性能的影响.结果表明:SBS/SBR复合改性沥青混合料的低温抗裂性能最优,SBS次之,SBR最差;具有骨架密实结构的级配B沥青混合料的低温抗裂性能优于级配A;AC-13沥青混合料的低温性能优于AC-20与AC-25.可见,在青藏高寒地区选用具有骨架密实结构、公称最大粒径较小的SBS/SBR复合改性沥青混合料,有利于提高沥青混合料的低温抗裂性能.     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。