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。     

多孔沥青混合料PAC-13空隙率预估模型

基于多孔沥青混合料的室内试验结果,分析了关键筛孔通过率和关键集料含量对PAC-13空隙率的影响规律,根据分析结果,选取4.75mm、2.36mm和0.075mm筛孔通过率以及1.18～2.36mm集料含量作为模型参数,采用多元线性回归方法建立PAC-13空隙率预估模型。结果表明,多孔沥青混合料PAC-13中,2.36mm和4.75mm的筛孔通过率以及粒径为1.18～2.36mm的颗粒含量同空隙率呈线性负相关;根据所选的4个参数建立的空隙率预估模型具有良好的拟合效果;沥青用量或油石比也会影响多孔沥青混合料空隙率大小,油石比每提高0.5%,空隙率降低约1.1%。     

多孔沥青混合料路用性能研究

多孔沥青混合料与密级配沥青混合料在组成和结构上存在区别,因此在水稳定性、抗冻、高温、疲劳特性等方面存在差异。基于汉堡浸水车辙、冻融循环、疲劳等室内试验对多孔沥青混合料PAC-13的路用性能进行系统研究。结果表明,采用了高黏度改性沥青和骨架结构的多孔沥青混合料在水、热和荷载耦合作用下的路用性能良好;其低温性能较密级配沥青混合料弱;在浸水状态下经历冻融循环后,混合料的马歇尔稳定度、劈裂强度和飞散损失等指标未出现显著衰减,抗冻性能良好;混合料的抗疲劳性能随着空隙率的增大而降低,同时应力水平变化对疲劳寿命的影响总体上也变得更敏感。     

设计沥青混合料

“设计沥青混合料”与路用沥青混合料组成设计具有本质的差别。尽管国内外在沥青混合料组成设计方面进行了广泛的研究，但距离“设计沥青混合料”仍存在较大差距。本文根据以往的研究成果和对于国内外研究趋势的分析明确提出了设计沥青混合料的概念，重点分析了按体积设计沥青混合料、材料组成与沥青混合料路用性能关系等问题，并根据目前科学技术发展水平预测了这一研究领域未来十年的技术进展。     

多孔玄武岩细集料含水状态对沥青混合料水稳定性能影响研究

多孔玄武岩可以替代优质天然集料作为石材,在确保路面性能的基础上,实现节约资源的目的。但由于其表面的多孔特性,在用于路面时,需重视其水稳定性能。本文设计了 AC-20 沥青混合料,通过马歇尔试验得到混合料的最佳沥青含量,并制备出对应级配的沥青混合料,以浸水马歇尔试验得出的残留稳定度和冻融劈裂试验得出的冻融劈裂试验强度比评定沥青混合料的水稳定性能研究。研究发现,集料粒径越小,对水的敏感程度越高,越容易吸水;水分会影响沥青与集料之间的黏附情况,从而对混合料的稳定性产生不利影响。SBS 改性沥青混合料水稳定性能优于 70 号石油沥青混合料。     

多孔沥青混合料矿料间隙率物理模型的构建

为了解多孔沥青混合料(PAC)的主骨架结构和矿料间隙率,针对多孔沥青混合料的多空隙特点,将所有矿料划分为较大粒径集料(LSA)、主集料(DASR)、干涉集料(PDA)和间隙集料(ICA)四部分,分析主集料形成的主骨架空隙结构,确定各部分集料的粒径范围,并提出了主骨架空隙率的计算方法.基于体积法,考虑ICA的填充作用、P...     

基于离散单元方法的多孔沥青混合料级配比选

应用离散单元方法结合PFC2D软件,对多孔沥青混合料的级配进行了评价,建立了细观尺度上的直观离散元数值模型,构建了粗细两种级配的PAC-13多孔沥青混合料骨架结构二维模型,进行了结构稳定性虚拟试验.仿真结果表明,相同空隙率条件下,PAC-13粗型级配的骨架结构比细型级配更稳定,结构承载力和抵抗局部变形的能力更佳.同时进...     

基于X-CT技术的多孔排水沥青混合料空隙竖向分布特性

采用X-CT技术、数字图像处理技术与分形理论相结合对多孔沥青混合料的空隙竖向分布特性进行了研究,结果表明:空隙特征图像可以定性描述多孔沥青混合料的连通情况和分布特性,多孔沥青混合料中没有面内连通情况;所研究的6个截面空隙率分布范围为17.7%~22.2%;不同截面的空隙数量最大相差16个,约占空隙总量的四分之一;空隙轮廓分维数均大于其相应的空隙面积分维数,且与空隙数量和空隙率无关。空隙级配图显示,同一试件内两个正交截面空隙的级配大多分布在4~8 mm内,但分布形态各异。经对比分析发现,横向空隙与竖向空隙除最大直径相差2 mm外,等效直径分布较为接近。     

沥青混合料粘弹塑性本构关系及大变形有限元分析一般理论

应用Perzyna’s理论和Mises屈服准则建立沥青混合料粘弹塑性本构方程,并扩展到三维方程;应用Newton-Raphson迭代程序的逐步积分方法,获得了小变形粘弹塑性本构理论增量形式和有限元数值方程。基于小变形本构理论,把其应力应变、应力偏量和等效应力分别改用Cauchy应力的Jaumann导数、变形率、应力偏量和等效应力,推导出大变形粘弹塑性增量形式的本构方程和数值方程,建立了沥青混合料粘弹塑性理论体系。     

沥青混合料损伤蠕变模型试验研究

在三元件黏弹性模型基础上耦合一个连续性损伤因子,构建一个能够描述沥青混合料三阶段蠕变全过程的损伤蠕变模型。综合考虑黏弹性特性与损伤机制,推导了该模型的本构方程,分析了沥青混合料的蠕变特性。通过沥青混合料在不同应力水平下的单轴压缩蠕变实验,编制非线性拟合程序,得到模型参数和损伤演化曲线。将不同应力条件下模型预测值与实验结果进行对比,结果表明,该模型能准确反映不同应力水平下沥青混合料蠕变过程三个阶段的特征和进入破坏阶段的临界时间。     

Micromechanical analysis of damage evolution in splitting test of asphalt mixtures

A methodology was presented relating the microstructure of asphalt mixtures to their damage behavior. Digital image techniques were used to capture the asphalt mixture microstructure, and the finite element method was used to simulate the damage evolution of asphalt mixture through splitting test. Aggregates were modeled to be linearly elastic, and the mastics were modeled to be plastically damaged. The splitting test simulation results show that the material heterogeneity, the properties of aggregates and air voids have significant effects on the damage evolution approach. The damage behavior of asphalt mixture considering material heterogeneity is quite different from that of the conventional hypothesis of homogeneous material. The results indicate that the proposed method can be extended to the numerical analysis for the other micromechanical behaviors of asphalt concrete.     

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。     

沥青路面凝冰损坏程度检测设备

针对沥青路面磨耗层损坏程度的评价目前还没有成熟的检测设备和方法,根据沥青路面凝冰损坏的形式和特点开发了路面磨耗层损坏程度的检测设备,并对检测设备的技术参数、试验方法和评价指标进行了深入研究。结果表明,所研制的检测设备性能良好,在此基础上提出的试验方法和评价指标能够快速、准确地检测出沥青路面受凝冰损坏的程度,具有良好的区分度和实用性。     

低温下沥青混凝土的拉伸变形特性

将数字图像测量系统替代传统的位移传感器采集系统应用于间接拉伸试验,得到沥青混凝土细观结构上的位移场分布和破坏形态。分析了粗骨料和细骨料结构沥青混凝土的低温抗裂性能,并研究了不同状态下材料的轴向、径向和体积应变特性以及泊松比的变化。数据分析表明:材料的弹性压缩和剪切膨胀与荷载作用历史紧密相连,反映了材料的结构性变形过程;沥青混凝土的低温开裂更多地依靠粒料与沥青结合料的界面黏聚力,良好的骨架结构是材料抵抗拉伸变形的前提。     

基于改性乳化沥青-水泥双胶结料的半柔性再生混合料性能研究

首先采用干燥条件和浸水条件下的劈裂试验研究了水泥加料顺序对半柔性再生混合料性能的影响,在此基础上提出击实试验法与修正的马歇尔试验法相结合,并基于性能评价的混合料配合比设计程序,包括材料选择、级配设计及性能评价。研究结果表明：先添加水泥的半柔性再生混合料具有密实的整体结构,且抗水损坏能力较强;半柔性再生混合料具有良好的高温抗车辙能力、低温抗开裂能力、抗水损害能力以及抗收缩能力。结合依托工程发现,基于改性乳化沥青-水泥双胶结料的半柔性再生技术是一种经济有效的路面大中修养护方式,有着良好的经济效益、社会效益和环境效益,具有重要的推广应用价值。     

沥青混合料沥青膜厚度的确定

通过对传统方法进行分析,并结合沥青混合料的集料比表面积的实测结果,提出了不同于常用方法的沥青混合料的集料比表面积的确定方法,并确定了集料比表面积的计算公式。在此基础上,通过研究现有的沥青混合料沥青膜厚度计算方法,提出了修正后的沥青混合料沥青膜厚度计算公式。实践证明,这一方法更能反映沥青混合料中集料比表面积的真实情况,确保沥青混合料沥青膜厚度计算的准确性,对沥青混合料配合比设计具有指导意义。     

沥青混合料GTM设计方法及工程质量研究

在详细分析现行沥青混合料配合比设计方法不足的基础上,提出采用能够模拟现场碾压工况并以力学参数为设计指标的GTM设计方法进行沥青混合料配合比设计,分析对比GTM与马歇尔方法设计结果,提出与GTM方法相匹配的施工工艺。研究结果表明,与马歇尔设计结果相比,GTM方法设计的沥青混合料路用性能大幅度提高。实体工程表明,尽管GTM设计的混合料油石比较低、压实度标准较高,但使用现有的施工设备,施做的路面压实度完伞可以汰到较高标准,现场率隙率可控制在6％以下．