间接拉伸试验评价沥青混合料高温性能的研究

采用间接拉伸试验,对不同温度、不同加载速率、不同沥青含量及不同级配下的沥青混合料间接拉伸试验(IDT)强度进行了研究,结果显示:温度和加载速率是影响试验结果的两个重要条件.通过将间接拉伸试验结果与车辙试验结果进行对比分析后发现,当试验温度为40℃和加载速率为50mm/min时,混合料的IDT强度与车辙结果之间的相关性最好,可以作为评价沥青混合料高温性能的力学指标,建议在沥青混合料设计过程中采用.     

泡沫沥青再生混合料劈裂强度影响因素试验

为了研究不同泡沫沥青用量和旧沥青路面铣刨料(简称RAP)掺量两因素对泡沫沥青再生混合料劈裂强度的影响,采用两种不同的沥青路面铣刨旧料RAP1和RAP2,通过变化旧料掺量为0%、20%、40%、60%、80%5种比例,分别与2%、2.5%、3%、3.5%、4%5种用量的泡沫沥青混和,拌制泡沫沥青再生混合料,成型试件后进行干、湿两种条件下的劈裂强度(ITS)和残留劈裂强度比(TSR)测试.结果表明:在沥青旧料掺量比例一定的情况下,混合料的泡沫沥青用量存在最佳值;随着RAP掺量逐渐增大,泡沫沥青再生混合料的最佳沥青用量却逐渐减小,其值由RAP掺量为0时的3.5%减少到掺量为80%时的2%;随着RAP掺量的增大,泡沫沥青再生混合料干、湿ITS呈现减小趋势,但TSR却有所提高.     

沥青混合料劈裂强度影响因素数值模拟

为数值研究沥青混合料劈裂强度影响因素,基于三维离散元法与粘聚带模型,建立了沥青混合料劈裂试验微观力学模型,模拟不同集料级配在不同温度下沥青混合料劈裂强度,并通过室内试验进行验证。研究结果表明:基于粘聚带模型和三维离散元法所建立的沥青混合料劈裂试验微观力学模型可较地好模拟沥青混合料劈裂强度。集料级配和温度对沥青混合料劈裂强度有显著影响。相同温度下,随着集料公称最大粒径变大,集料级配变粗,沥青混合料劈裂强度而逐渐增大;相同集料公称最大粒径时沥青混合料劈裂强度随温度的升高而逐渐降低。     

沥青混合料劈裂强度的影响因素

选用相同的试验材料,通过室内劈裂试验,研究了常温和低温下级配、油石比、空隙率以及均匀性对沥青混合料劈裂强度的影响规律。研究结果表明:常温下,随着级配变粗,沥青混合料劈裂强度增大;低温下,随着油石比增大,沥青混合料劈裂强度和劲度模量增大,破坏应变减小;随着空隙率的增大,沥青混合料劈裂强度减小;沥青混合料均匀性与劈裂强度间没有直接明显的相关性,但与其变异性间的关系很好。     

冻融循环条件下沥青混合料的耐久性及其GM(1,N)预测

通过沥青混合料空隙率及冻融前后混合料劈裂抗拉强度变化进行冻融循环条件下沥青混合料的耐久性能研究,并采用灰色系统理论中GM(1,N)模型对冻融循环条件下沥青混合料的耐久性能进行预测。试验结果表明:沥青混合料耐久性因素中的空隙率和劈裂抗拉强度与冻融次数之间有良好的相关性,在冻融循环条件下,空隙率随着冻融次数的增加而明显增加,劈裂抗拉强度随着冻融次数增加显著减小。建立的GM(1,N)灰色预测模型能够较好地预测冻融循环条件下沥青混合料的空隙率和劈裂抗拉强度,且计算结果与试验数据吻合较好,表明在冻融循环条件下沥青混合料耐久性研究中引入灰色系统理论是可行的;通过GM(1,N)多因素预测,可以大量减轻试验工作量以及降低试验成本。     

温拌再生沥青混合料水稳定性研究

研究了基于Evotherm添加剂的温拌沥青混合料在旧料掺量为0、30%、40%、50%时空隙率、残留稳定度、冻融劈裂强度比的变化,并与热拌再生沥青混合料的技术指标进行对比。结果表明,混合料空隙率随着旧料掺量增加而增大,残留稳定度及冻融劈裂强度比随着旧料掺量的增加先增大后减小;温拌再生沥青混合料残留稳定度及冻融劈裂强度比略高于热拌再生沥青混合料;旧料筛分、破碎、分档工艺有利于提高温拌沥青混合料残留稳定度及冻融劈裂强度比。     

基于立方体试件的沥青混合料双轴压缩试验研究

为研究第二主应力对沥青混合料强度的影响,考虑轴数、温度与加载速度3个因素,采用设计的双轴压缩试验仪器对立方体试件进行沥青混合料双轴压缩试验。结果表明：影响沥青混合料强度的显著顺序由大到小为轴数、加载速率;温度以5℃为间隔,从15℃变化到25℃时对沥青混合料强度影响不显著。应变分别小于0.020,0.010,0.008时,应力-应变曲线基本重合。应变增加时,应力-应变曲线非线性增大;油石比大于5%时,立方体试件双轴压缩强度增长趋势缓后有降,且随空隙率增大逐渐降低。     

水泥稳定RAP材料劈裂应力-应变特性

为研究水泥稳定再生沥青混合料(RAP)基层材料的抗拉性能,根据不同的RAP掺量(质量分数分别为0、15％、30％)和水泥剂量(质量分数分别为4.5％、5.0％)设计了4种混合料,采用劈裂试验分析了RAP掺量和试验温度分别为-15、5、20 ℃对材料劈裂强度、劈裂回弹模量、峰值应变、能密度和脆性指数等指标的影响．结果表明:劈裂强度、劈裂回弹模量和脆性指数均随温度升高而降低,降幅随RAP掺量增加而增大;在-15 ℃,随RAP掺量的增加,劈裂强度和峰值应变持续减小,脆性指数增大;正温条件下随RAP掺量增加,劈裂强度、峰值应变和能密度先增大后减小,劈裂模量和脆性指数趋于减小;模量、峰值应变、能密度和脆性指数与劈裂强度之间均呈现线性正相关关系,使各评价指标趋于改善的RAP推荐掺量为15％～20％．     

超薄磨耗层沥青混合料评价指标

为了科学地选择和评价超薄磨耗层沥青混合料,选取SMA-10,UTAC-10和NovaChip Type-C 3种混合料类型作为评价性能指标,采用约束试件温度应力试验评价混合料的低温性能,通过渗水系数试验和抗滑性能试验评价混合料的表面性能,设计一种室内磨耗试验来研究混合料抵抗抗滑衰减的能力.采用一套3种条件下的飞散试验并结合冻融劈裂试验评价混合料的抗水损害性能.结果表明:冻断温度和冻断强度可有效评价磨耗层沥青混合料的低温性能,以初始摆值结合抗滑衰减程度评价磨耗层抗滑性能比较科学,评价超薄磨耗层材料的抗水损害能力须将冻融劈裂强度比和冻融劈裂强度结合起来.     

乳化沥青复合冷再生混合料研究

路面基层废旧料的研究利用可节约工程建设成本,缓解路面养护带来的资源和环境压力。文章通过对路面基层与面层废旧材料分析与设计,确定最佳含水率与合适沥青用量,通过劈裂试验和冻融试验,评价掺加基层废旧料的乳化沥青复合冷再生混合料的性能。结果表明:矿料类型对乳化沥青冷再生混合料最佳含水率和劈裂强度影响较大;在低油量范围内,掺加基层废旧料的乳化沥青复合冷再生混合料劈裂强度较高,具有一定的抗弯拉能力和抗水损害能力,抗冻融能力一般;乳化沥青复合冷再生混合料具有感温性,属于粘弹性材料;掺加基层废旧料乳化沥青复合冷再生混合料性能够基本满足再生技术规范使用要求。     

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。     

The influence of material related parameters on the mechanical properties of foamed asphalt mix

By indirect tensile strength （ITS） test and unconfined compressive strength （UCS） test, the influence of various material related parameters, including asphalt foamability, aggregate temperature, mixing moisture content （MMC） and foamed asphalt （FA） content, on the mechanical properties of FA mixes was studied. The results indicated that both asphalt foamability and aggregate temperature greatly affected ITS of FA mixes. Too low aggregate temperature was unfavorable for mechanical properties of FA mixes. Foamed index alone was unfit for the evaluation of asphalt foamability. Compared with half-life, expansion ratio had more prominent influence on ITS of FA mixes. MMC had significant impact on the mechanical properties of FA mixes and should be optimized by trial and test in FA mix design. The mechanical properties of FA mix were sensitive to the change of FA content. Compared with the ITS determined with standard Marshall specimens, both the ITS and UCS determined with static compressed specimens by 15 cm diameter were more effective in terms of choosing the optimal asphalt content for FA mixes.     

再生沥青混合料的黏弹性动态响应及疲劳性能

为了分析废旧沥青路面材料(RAP)对热拌沥青混合料的黏弹性动态响应及疲劳性能的影响,设计了不同RAP掺量(10%、20%、30%)及不同级配(AC-13和AC-16)的沥青混合料,采用沥青混合料性能试验仪(AMPT)在不同温度和加载频率下的动态模量,之后采用时间-温度等效原理,确定了不同沥青混合料的动态模量主曲线;并对不同沥青混合料进行了单轴拉伸疲劳试验,通过简化的黏弹性连续损伤模型(S-VECD),确定了不同级配、不同RAP含量的沥青混合料的损伤特征曲线(C-S),及基于能量的疲劳失效标准与疲劳加载次数之间的关系(GR-Nf).结果表明:沥青混合料的动态模量随着温度的升高、加载频率的降低而降低,温度越低、频率越高,沥青混合料越接近弹性体,反之越接近黏性体;从不同级配的沥青混合料的动态模量主曲线中可以看出,RAP含量越高,其动态模量越高,但总体来看相差不大.疲劳试验及分析表明:RAP含量较高时,其疲劳性能较低,表明其应力松弛能力较差,因此应更加关注再生沥青混合料的抗疲劳性能.     

养生方法对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

为了更真实模拟现场养生状况,设计开放养生、半密封养生及半密封+全密封养生(“组合”养生)3种养生方式,并采用力学试验对3种养生条件下泡沫沥青冷再生混合料的含水率、劈裂强度( indirect tensile strength, ITS)、无侧限抗压强度( unconfined compressive strength,UCS)及抗剪参数的发展规律进行研究;同时,通过CT扫描试验对混合料内部空隙结构进行分析。结果表明：不同养生方式下,混合料内部水分迁移路径和散失速率不一致,导致混合料养生过程中含水率及强度发展规律不一致;含水率与混合料终期养生强度密切相关;不同养生条件下混合料的内摩擦角变化规律基本一致,而黏聚力受含水率影响明显;半密封及“组合”养生水分散失速率慢,养生过程中被水化产物包裹的水分产生的水蒸气压力会破坏原有空隙结构,从而揭示了不同养生方式的空隙分布机理并推荐半密封养生36 h+全密封养生36 h作为泡沫沥青冷再生混合料中长期养生方法。     

水泥粉煤灰稳定废旧沥青混合料的收缩特性

为了合理利用废旧沥青混合料作为路面基层,研究其收缩特性,以水泥、粉煤灰稳定废旧沥青混合料为研究对象,通过正交试验设计和干燥收缩试验、温度收缩试验等方法,对其干燥收缩特性和温度收缩特性进行了试验研究.结果表明:干缩试验中,混合料的干缩应变与干缩系数均与暴露时间、失水率的增多成正比,水泥粉煤灰的比值在l:3时混合料干缩应变...     

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.     

饱水率对排水性沥青路面抗车辙性能影响

利用不同饱水率的车辙试验,对大空隙排水路面OGFC-13混合料在不同温度、不同荷载、不同沥青种类条件下进行水作用下的抗车辙性能分析.结果表明:随着饱水率的增加,变形量增大、动稳定度减小;对不同沥青的排水路面,当饱水率小于60%时,随饱水率增加变形量增加较快,当超过60%,饱水率对车辙变形量影响很小;温度越高荷载越大,水导致大空隙排水路面的抗车辙性能显著降越.     

Dynamic tensile behaviour and crack propagation of coal under coupled static-dynamic loading

The fracture behaviour and crack propagation features of coal under coupled static-dynamic loading conditions are important when evaluating the dynamic failure of coal. In this study, coupled static-dynamic loading tests are conducted on Brazilian disc(BD) coal specimens using a modified split Hopkinson pressure bar(SHPB). The effects of the static axial pre-stress and loading rate on the dynamic tensile strength and crack propagation characteristics of BD coal specimens are studied. The average dynamic indirect tensile strength of coal specimens increases first and then decreases with the static axial pre-stress increasing. When no static axial pre-stress is applied, or the static axial pre-stress is 30% of the static tensile strength, the dynamic indirect tensile strength of coal specimens shows an increase trend as the loading rate increases. When the static axial pre-stress is 60% of the static tensile strength, the dynamic indirect tensile strength shows a fluctuant trend as the loading rate increases. According to the crack propagation process of coal specimens recorded by high-speed camera, the impact velocity influences the mode of crack propagation, while the static axial pre-stress influences the direction of crack propagation. The failure of coal specimens is a coupled tensile-shear failure under high impact velocity.When there is no static axial pre-stress, tensile cracks occur in the vertical loading direction. When the static axial pre-stress is applied, the number of cracks perpendicular to the loading direction decreases,and more cracks occur in the parallel loading direction.     

Fatigue property of basalt fiber-modified asphalt mixture under complicated environment

The fatigue property of asphalt mixtures under complicated environment （low-temperature bending performance, chloride penetration, freezing-thawing cycle and their coupling effect） and the improvement effect for relevant property of basalt fiber-reinforcing asphalt mixture under complicated environment are studied. Two grading types of asphalt mixtures, AC-16I and AC-13I, are chosen, whose optimum asphalt-aggregate ratio and optimum dosage of basalt fiber are determined by the Marshall test. The standard specimens are made firstly, and then the low temperature bending tests of asphalt mixture and basalt fiber-reinforced asphalt mixture under the coupling effect of the chloride erosion and freezing-thawing cycle have been carried out. Finally, the fatigue property tests of asphalt mixture and basalt fiber-reinforced asphalt mixture under complex environment are performed on MTS material testing system. The results indicate that the tensile strength, the maximum curving tensile stress, the curving stiffness modulus, and fatigue properties of asphalt mixture are influenced by the coupling effect of the chloride erosion and freezing-thawing cycle. The low-temperature bending performance and fatigue property of asphalt mixtures under complicated environment can be greatly improved by adding moderate basalt fiber. The dense gradation asphalt mixture possesses stronger ability to resist adverse environmental effects under the same condition.     

老化前后沥青与沥青混合料指标相关性分析

为分析老化前后沥青与沥青混合料指标相关性，开展了相应室内试验研究：在不同老化阶段进行沥青针入度、延度、软化点试验；在中、低温条件下，对不同老化时期AC-13沥青混合料进行半圆弯拉试验，分析混合料力学强度、弹性模量、断裂能演化规律；将老化前后沥青三大指标与沥青混合料力学指标进行相关性回归分析。试验结果表明，老化初期对混合料强度、弹性模量影响较大，且老化对弹性模量影响较为敏感；混合料对低温断裂能作用明显，中温断裂能显著高于低温断裂能；混合料老化前后的强度、弹性模量与沥青三大指标具有较高线性相关性，针入度可对中低温下混合料力学性能进行预测。