用冻融循环劈裂比评价沥青混合料抗水损害能力

目前用冻融劈裂试验来评价沥青混合料抗水损害能力有一定局限性，在研究了空隙率和饱水率对冻融劈裂试验结果影响的基础上，增加冻融循环次数，以冻融循环劈裂比评价沥青混合料抗水损害能力，可较客观地评价沥青混合料的耐久性。     

硫酸盐腐蚀再生橡胶颗粒沥青混合料冻融劈裂试验

针对国内外硫酸盐腐蚀环境中再生橡胶颗粒沥青混合料冻融劈裂试验鲜有研究的现状,采用１０％Ｎａ₂ＳＯ₄溶液加速劣化下的真空饱水冻融循环劈裂试验,研究在硫酸盐腐蚀介质中,橡胶颗粒的粒径和掺量对再生橡胶颗粒沥青混合料的抗冻融性能的影响。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加,再生沥青混合料的ＴＳＲ值逐渐降低,空隙率逐渐增大,高浓度饱和硫酸盐腐蚀环境加速劣化了再生沥青混合料的性能;在冻融循环次数一致的条件下,掺加小橡胶颗粒的再生沥青混合料的ＴＳＲ值优于普通再生沥青混合料的ＴＳＲ值和掺加大橡胶颗粒再生沥青混合料的ＴＳＲ值。在最佳橡胶颗粒掺量下,掺加小橡胶颗粒的再生沥青混合料的抗冻融性能最优。     

冻融循环对泡沫沥青再生混合料微观结构的影响

为了探究泡沫沥青冷再生混合料抗水损害能力的衰变情况,选取6种不同级配泡沫沥青冷再生混合料,采用劈裂强度试验及电子断层扫描试验,系统研究了不同冻融循环次数下混合料强度衰减特性、空隙级配及最可几孔径的变化规律.结果表明:随着冻融循环的增加,冷再生混合料的强度明显减小,微空隙显著减小,大空隙显著增加,空隙数目的变化直接影响到混合料的强度.电子断层扫描试验及劈裂强度试验结果表明:在总空隙率相同的条件下,微空隙越多混合料强度越高;大空隙越多混合料强度越低.以此为基础提出再生混合料内部空隙的3种分类:无害孔、少害孔及有害孔.前2次冻融循环对冷再生混合料最可几孔径影响最大.在相同的冻融次数下初始空隙率越大泡沫沥青冷再生混合料的最可几孔径越大.     

基于动水冲刷作用的沥青混合料短期水损害特性

针对车辆荷载引起的动水冲刷作用,设计开发了一种模拟动水冲刷的试验装置,结合冻融循环试验,对动水冲刷与静态浸水模式下沥青混合料的空隙率、吸水率以及劈裂强度等技术指标进行测试,并借助CT扫描试验,从微观的角度探讨动水冲刷作用下沥青混合料的短期水损害机理。试验结果表明:随着冻融循环次数的递增,动态冲刷浸水模式和静态浸水模式作用下的沥青混合料试件空隙率增幅分别为47.62%和22.5%;吸水率增幅分别为263.2%和86.4%,冻融劈裂强度比(TSR)降幅分别为34.0%和24.9%,动水冲刷作用会加剧沥青混合料物理和力学性能的衰退。CT图像分析表明:随着冻融循环次数的增加,混合料试件的内部产生了新的空隙,试件外缘集料存在不同程度的剥落现象;动水冲刷作用会加剧水体对沥青薄膜的机械侵蚀速率,加速沥青的剥离和细集料的流失,导致原有空隙体积的进一步增大,混合料抗水损害性能下降更为显著。     

冻融循环作用下连续密级配沥青混合料损伤本构关系研究

为研究季节性冻土区连续密级配沥青混合料的应力-应变关系以及冻融损伤问题,基于应变等价原理和Weibull分布建立了考虑冻融作用沥青混合料的损伤本构关系。采用冻融循环条件下沥青混合料的单轴压缩试验,分析了冻融循环作用对沥青混合料力学特性的影响,并验证了损伤本构关系的合理性。结果表明,随着冻融循环次数的增加,沥青混合料的力学性能逐渐降低,冻融损伤变量逐渐增大;掺入橡胶粉和苯乙烯（styrenic block copolymers,SBS)可有效提高沥青混合的抗冻性能;所建立的本构模型能够较好地反映冻融作用下连续密级配沥青混合料的应力-应变关系;指数函数能够描述冻融损伤变量的变化规律,为分析冻融作用下沥青混合料的损伤破坏提供了新方法。     

高模量沥青混合料路用性能试验研究

对硬沥青混合料、70#沥青混合料、SBS改性沥青混合料分别进行高温稳定性(为0.7 MPa下50 ℃、60 ℃、70℃3个温度状况下的车辙试验)、低温抗裂性(小梁低温弯曲试验)、水稳性(冻融劈裂试验、残留稳定度试验)、疲劳性能(APA疲劳试验)的全面对比试验.试验结果表明,高模量沥青混合料具有较好的抗车辙性能;在-5℃时极限荷载约14 000 N,表明了其仍然具有良好的低温抗裂性能;冻融劈裂试验表明,AC-20C(30#)沥青混合料具有高的冻融劈裂强度比,具有较好的水稳定性.     

基于可靠度的冻融循环下沥青路面性能

在冻融循环试验的基础上,通过考虑影响因素的不确定性,对冻融作用下沥青路面结构的可靠性开展研究。采用冻融循环试验模拟了青藏高寒地区冻融作用对沥青混合性能的影响,建立了考虑冻融作用的路面结构强度可靠度方程,利用蒙特卡洛模拟方法对可靠度方程进行求解。研究得出:沥青混合料的抗压回弹模量在冻融作用下呈衰减趋势,初始冻融作用下混合料性能衰减较快,经历8~10次冻融循环后性能衰减趋于平缓;路面结构承载能力(可靠度)随冻融作用次数的增加呈衰减趋势,冻融作用对路面结构的可靠度有显著影响;路面结构可靠度随冻融循环变异系数的增加呈降低趋势。本文提出的考虑冻融作用的沥青路面可靠度分析方法可以较好地反映寒冷地区冻融作用对路面性能的影响。     

含盐高湿环境对沥青混合料性能及内部形态的影响

为了深入研究含盐高湿环境对沥青混合料的侵蚀机理,促进临海地区沥青路面的建设。在5%、10%和15%的NaCl溶液中干湿循环沥青混合料以加速模拟含盐高湿环境的侵蚀,通过室内试验研究氯盐溶液对沥青混合料性能的影响,并采用CT扫描研究混合料内部微观结构的变化。结果表明:混合料的高温、低温、水稳及耐久性能均随NaCl溶液浓度的增加逐渐下降,尤其是水稳定性下降最严重,残留稳定度和冻融劈裂强度比无法满足规范要求;混合料的空隙率随干湿循环次数的增加逐渐增大,混合料内部析出氯盐晶体并不断膨胀,最终导致了沥青混合料性能劣化。     

玄武岩纤维沥青混合料的冻融损伤演化规律

为研究寒区玄武岩纤维改性沥青路面的抗冻融性能,本文借助可靠度和损伤理论,建立了玄武岩纤维沥青混合料冻融损伤演化的三维模型,并讨论了参数的实际意义。根据冻融循环下的混合料劈裂强度和劲度模量试验结果,建立各自的损伤演化模型,采用增强因子k来评价掺加玄武岩纤维对沥青混合料抗冻融性能的增强效果。结果表明:掺加玄武岩纤维后,沥青混合料的劈裂强度和劲度模量对冻融损伤的抵抗能力均有所提高;玄武岩纤维沥青混合料受到均匀的冻融损伤;劈裂强度受冻融循环的影响更为显著,可用于预估冻融损伤残余寿命。     

冻融受荷协同作用下沥青混合料损伤模型研究

为研究寒区沥青路面抗冻融性能,借助细观损伤力学与宏观统计随机损伤理论,提出冻融变量、荷载变量及协同效应等概念,构建了冻融与荷载共同作用下的沥青混合料损伤本构关系和损伤演化方程,揭示冻融循环次数、应变及油石比影响下的沥青混合料冻融受荷损伤劣化机理.研究表明:寒区沥青混合料力学性能受冻融变量、荷载变量及协同效应影响显著,在冻融受荷协同作用下总损伤劣化呈非线性加剧趋势,沿冻融和受荷两条途径的损伤率演化规律迥异.冻融循环次数和油石比对损伤变量影响较大,但冻融次数超过20时,损伤变量和损伤率降幅均显著且趋于恒定.适当上浮最佳油石比,可有效改善寒区沥青混合料的抗冻融耐久性能.     

基于强度特性的沥青混合料设计参数

为了改善沿海含盐高湿环境下沥青路面的水稳定性,首先,分析间接拉伸强度( ITS)用于沥青混合料沥青用量设计的可行性;然后,在不同条件下进行间接拉伸试验,分析温度、加载速率和沥青用量对ITS的影响;最后,对不同条件下混合料的ITS与冻融劈裂试验结果的相关性进行分析。研究结果表明：沥青混合料的ITS随试验温度的升高逐渐减小,随加载速率的增加逐渐增大,随沥青用量的增多先增大后减小,并在区间内某一用量下达到峰值;在温度40℃、加载速率5 mm/min的条件下,混合料的ITS与冻融劈裂强度比( TSR)的相关性最高,可以利用该条件下的ITS作为沿海地区混合料最佳沥青用量设计的力学参数。     

基于筛余特征参数的沥青混合料路用性能预测方法

为研究混合料级配变异与路用性能的关系,预测沥青混合料的路用性能,构建了典型的沥青混合料级配变异模式,提出筛余特征参数来表征混合料的级配变异特征,并使用SPSS软件对混合料的结构参数与路用性能进行相关性分析,建立了沥青混合料路用性能预测方法,以沥青混合料结构参数为中介,通过回归分析建立变异级配筛余特征参数与路用性能指标的关系方程,并确定了各路用性能指标值的合格标准。通过试验进行了沥青混合料路用性能预测方法的验证,结果表明,该方法对马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比、蠕变速率、残留稳定度的预测与实际结果符合较好。可据此实现对沥青混合料变异级配的部分路用性能结果的预测,在不影响施工进程的条件下实现快速调整施工配合比,保证了沥青混合料的路用性能。     

基于GM(1,1)的应力损伤轻骨料混凝土抗冻性评估

对灾变后轻骨料混凝土抗冻融性能评估的关键在于对其在特定灾变程度下抗冻融性能的精确定量描述及预测。通过反复加载对轻骨料混凝土预加初始应力损伤来模拟灾变,以相对动弹性模量为评价指标,研究初始损伤度分别为0、0.05、0.12、0.19、0.27的轻骨料混凝土抗冻融性能;将灰色系统理论引入混凝土抗冻耐久性研究中,利用相对动弹性模量实测数据建立基于GM(1,1)的应力损伤轻骨料混凝土抗冻融性能预测模型,与修正的Loland混凝土损伤模型对比并进行精度分析;借助建立的GM(1,1)预测模型定量研究初始应力损伤对轻骨料混凝土抗冻耐久性的影响并预测其抗冻耐久寿命。结果表明：初始应力损伤会加速轻骨料混凝土抗冻融性能劣化,且初始损伤度越大劣化速率越快;各初始损伤度下GM(1,1)模型的平均相对误差均小于4.5%,GM(1,1)模型的预测精度整体上优于修正Loland模型;轻骨料混凝土自身具有良好的抗冻融性能,在内蒙古中西部地区抗冻耐久寿命可达45年,当初始损伤度为0.05、0.12、0.19、0.27时,抗冻耐久寿命分别缩短至30年、25年、17.5年、10年。基于GM(1,1)的应力损伤轻骨料混凝土抗冻融性能预测模型可实现对灾变后轻骨料混凝土全寿命周期内抗冻融性能较为精确的定量评估,为指导北方寒旱区轻骨料混凝土工程实践提供理论依据。     

改性水玻璃固化盐渍土强度及冻融循环耐久性试验研究

为了解决盐渍土盐胀和溶陷等不良工程问题,进行了20、40、60℃改性水玻璃碱激发粉煤灰固化盐渍土试验研究.通过冻融循环试验、无侧限抗压强度试验、X射线衍射光谱以及微观结构测试,研究了温度改性水玻璃固化盐渍土的强度和冻融循环耐久性.结果表明:改性水玻璃固化盐渍土的强度随温度的升高反而降低;不同温度改性的水玻璃固化盐渍土的抗压强度随冻融循环次数的增加而降低并在冻融10次以后下降幅度减小;不同温度改性水玻璃固化盐渍土没有新的晶体衍射峰出现,随着改性温度的升高,芒硝和白云石的衍射强度增大,表观小孔隙率变大,强度降低,冻融循环后,微观结构遭到破坏.     

改性多孔沥青混合料水稳定性与损伤规律

为了提高季冻区多孔沥青路面的使用质量、减轻路面冻融损伤,采用玻璃纤维、硅藻土与沥青路面旧料以改善多孔沥青混合料性能。分析不同材料掺量的多孔沥青混合料在冻融循环下的抗压强度、空隙率及应变变化,并考虑不同材料与不同材料掺量对多孔沥青混合料水稳定性的影响;基于损伤力学理论以抗压强度为指标表示强度率,研究改性多孔沥青混合料的冻融损伤演化规律;基于CT无损检测与数字图像处理技术,分析玻璃纤维多孔沥青混合料冻融前后空隙数量与空隙面积的变化规律。结果表明：混合料抗压强度随冻融循环次数的增加而降低,而空隙率与应变呈上升趋势;具有玻璃纤维掺量0.7%、沥青路面旧料掺量15%、硅藻土掺量25%和掺量15%沥青路面旧料及20%硅藻土的4种多孔沥青混合料水稳定性能最好,其中玻璃纤维的改性效果最佳;掺入玻璃纤维、15%掺量硅藻土与15%掺量沥青路面旧料能减轻多孔沥青混合料的冻融损伤,但硅藻土再生多孔沥青混合料损伤程度均较大,损伤前期强度较高,更适用于短时冻土区;与硅藻土再生多孔沥青混合料相比,玻璃纤维多孔沥青混合料、再生多孔沥青混合料与硅藻土多孔沥青混合料经历了长时间的快速损伤期、短时间的损伤稳定期与损伤发展期;玻璃纤维掺量较低的试样空隙数量增加,平均单个空隙面积减小,而掺量较高的试样表现相反。     

沥青混合料在冻融循环作用下的弯拉特性

通过沥青混合料在冻融循环作用下的弯曲试验,分析了冻融循环次数、油石比、级配组成对混合料弯拉特性的影响。试验结果表明:随着冻融循环次数的增多,沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变、劲度模量均呈减小趋势。油石比、级配组成对弯拉特性有明显影响,随着油石比的增大,冻融循环作用对沥青混合料弯拉特性的影响减小,AC-13混合料的弯拉特性优于其他两种级配。在青藏高原寒冷地区采用AC-13的沥青混合料、油石比为5.5%或适当增加油石比可以提高沥青混合料在冻融循环作用下的低温弯曲特性。     

沥青路面空隙率对工程质量的影响分析

结合沥青面层存在的实际问题,分析沥青面层空隙率与路面初期损坏、透水性、沥青混合料强度、沥青混合料水稳定性的关系,讨论沥青混合料空隙率对沥青混合料耐久性、沥青与集料粘附性的影响,对沥青面层空隙率的控制设计与施工具有指导意义 更多还原     

基于灰色理论的混凝土梁冻融后质量损失率预测

目的对冻融循环作用后,混凝土强度等级为C30的钢筋混凝土梁的质量损失率进行定量分析,为建筑结构设计和耐久性检测提供参考．方法引入控制论当中的灰色预测理论对冻融循环试验结果进行分析,在此基础上对试验结果的平均值进行预测分析并得出规律．结果对两组冻融循环作用180次的试验数据以及数据的平均值进行预测,得出钢筋混凝土梁的质量损失率与冻融循环作用次数之间的关系式,且计算结果与试验结果之间的残差值在理论控制范围内．结论通过对比分析三个曲线方程,得出其中最适合表达混凝土梁质量损失率与冻融循环次数之间关系的曲线方程,且推导出的方程可以用于实际工程计算和分析．     

桑丝绸老化力学性能预测灰色模型研究

提出了采用灰色模型对桑丝绸老化力学性能进行预测的基本方法,利用实测的老化后织物的断裂强力序列建立GM(1,1)模型、残差GM(1,1)模型和等维新息GM(1,1)模型,预测织物的断裂强力,并对各模型的预测结果进行比较分析.结果表明:将GM(1,1)模型和等维新息GM(1,1)模型结合使用可以使预测效果更好.