加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响

沥青混合料在变幅加载下的疲劳损伤累积过程具有明显的非线性特征,然而传统的线性损伤累积准则无法表征不同加载次序下的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。为研究加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响,首先开展恒幅加载疲劳试验,分析恒幅加载下的疲劳损伤累积规律;其次借助变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下的疲劳损伤累积规律;最后建立考虑加载次序的NLFDA模型,分析加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响。结果表明：恒幅加载下沥青混合料疲劳损伤发生非线性演化,但服从线性损伤累积准则,且累积寿命分数为1;变幅加载会导致疲劳损伤发生非线性演化,且服从非线性损伤累积准则,低-高和高-低加载次序的累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可较为准确地表征沥青混合料疲劳损伤对加载次序的依赖性。     

基于耗散能相对变化率平稳值的橡胶沥青混合料疲劳寿命预测方法

针对AC-13I型橡胶沥青混合料开展三点弯曲疲劳试验,并采用耗散能相对变化率定义损伤变量进行损伤演化过程分析;建立了这类混合料的耗散能、耗散能相对变化率与疲劳次数的关系式,以及基于耗散能相对变化率平稳值的疲劳方程.结果表明:AC-13I型橡胶沥青混合料的疲劳寿命随其耗散能相对变化率平稳值的增大呈幂函数趋势下降,根据建立的疲劳方程预测的疲劳寿命与实际疲劳寿命相对误差平均值为9.33%,说明所建立的疲劳方程能很好地预测AC-13I型橡胶沥青混合料的疲劳寿命;经验证,上述关系式以及疲劳方程同样适用于基质沥青混合料.     

基于劲度模量分析的橡胶沥青混合料疲劳寿命研究

为了准确地预测橡胶沥青混合料的疲劳寿命（N_f）,分析N_f与劲度模量衰减量（SMD）、劲度模量衰减量相对变化率（SMDR）的相关性,根据累积劲度模量衰减量相对变化率（CSMDR）分别建立了其与疲劳荷载次数的函数关系式和损伤模型,基于SMDR与损伤演化速率的相关性分析建立了疲劳方程。结果表明:应用SMD不能很好地预测N_f,SMDR表征了产生损伤变形的劲度模量衰减量占总衰减量的比例,可用于损伤演化分析和N_f预测;建立的函数关系式和损伤模型能分别准确地刻画CSMDR的变化特征和非线性损伤演化规律;建立的疲劳方程能准确地预测橡胶沥青混合料的N_f。     

基于分子动力学的泡沫沥青-集料界面黏附性研究

为了揭示泡沫沥青与集料的界面微观黏附特性,基于分子动力学(MD)模拟方法,采用4组分12分子沥青分子模型并向其中加入水分子来模拟泡沫沥青,分别分析了含水率、温度对泡沫沥青黏聚性的影响以及含水率、集料类型、集料表面潮湿和水分子扩散对泡沫沥青?集料界面黏附性的影响,并应用统计学方法分析了含水率、温度和时长对泡沫沥青中水分子扩散的影响.结果表明:水的加入会增加沥青大分子之间的距离,使沥青分子间作用力减弱,降低泡沫沥青黏性,提高泡沫沥青的玻璃化转变温度;当泡沫沥青含水率(<1％)较低时,泡沫沥青?集料界面黏附性有所增强,当含水率(>1.6％)较高时,水会从泡沫沥青中溢出与集料结合,使沥青?集料界面黏附性降低;集料表面潮湿情况下,碱性集料与泡沫沥青的界面黏附性优于酸性集料与泡沫沥青的界面黏附性,并且随着泡沫沥青中含水率的增加,界面黏附性并不会减弱,反而会得到一定的增强;含水率对水分子扩散的影响无显著性规律,而温度和时长对水分子的扩散具有显著影响,随着时长增加,水分子扩散逐渐减弱,最终达到动态平衡,温度越高,水在沥青中的扩散越快,对泡沫沥青?集料界面黏附性产生不良影响.     

水性丙烯酸基道路标线涂料的制备与性能研究

为着重分析水性道路标线涂料的抗老化性能及微观结构特性,以水性丙烯酸树脂乳液为成膜物质,金红石型钛白粉、重钙粉为颜填料,丙二醇苯醚为成膜剂,制备了一种适用于道路标线的水性涂料,通过正交试验设计组分材料配比方案,以耐磨性、遮盖率、色度、耐沾污性作为基础性能评价指标,运用综合加权法确定了水性丙烯酸基道路标线涂料的最优配方,以此利用热失重(TG-DTG)和差示扫描量热(DSC)测试分析了水性丙烯酸基道路标线涂料的热性能,重点针对水性丙烯酸基道路标线涂料进行了不同周期的紫外加速老化试验,应用扫描电镜(SEM)分析了水性丙烯酸基道路标线涂料在不同老化周期前后的微观形貌结构特征变化。结果表明：当颜基比为3.2,钛白粉、重钙粉添加量分别为20%、50%,成膜剂添加量为涂料固含量总量的2%时,水性丙烯酸基道路标线涂料的基础性能较好;制备的水性丙烯酸基道路标线涂料具有优越的热稳定性;添加的颜填料与水性丙烯酸树脂成膜物之间具有良好的分散性和相容性,水性丙烯酸基道路标线经老化后涂层表面的颜色加深,粗糙程度增加,完整性变差;经不同的紫外老化周期后,标线涂层的树脂分子会逐渐发生降解,涂层表面物质逐渐损失。     

基于吸附沥青膜厚度的沥青与矿粉交互作用能力评价研究

沥青与矿粉的交互作用能力决定着沥青胶浆的路用性能，为了评价沥青与矿粉的交互作用能力并分析其作用机理，本研究采用吸附沥青膜厚度作为沥青与矿粉的交互作用评价指标，提出了基于Hashin模型、Mori-Tanaka模型和广义自洽模型的吸附沥青膜厚度计算方法，对三种计算方法进行了比较，并分析了矿粉酸碱性、试验温度和频率对沥青与矿粉交互作用能力的影响。结果表明：采用Hashin模型计算的吸附沥青膜厚度能够较好地评价沥青与矿粉的交互作用能力；矿粉中酸性SiO₂含量越高，沥青与矿粉的交互作用能力越弱；当温度在软化点前后时，试验频率对沥青与矿粉交互作用能力的影响恰好相反；石灰岩矿粉与沥青的交互作用能力随着温度的增加而增大，粉煤灰颗粒表面致密的CaO-SiO₂-Al₂O₃系统使得温度对其与沥青的交互作用能力的影响不大，煤矸石矿粉中含有的大量SiO₂对其与沥青的交互作用能力产生抑制作用。