浇注式沥青混凝土疲劳寿命的能量法

根据应变控制模式下的4点弯曲疲劳试验方法,用能量法研究了浇注式沥青混合料抗疲劳性能。通过多个应变水平下的疲劳试验,得出浇注式沥青混凝土的疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标下的线性关系。并回归出了浇注式沥青混合料在不同应变水平下疲劳寿命预测方程。用Maxwell模型分析了浇注式沥青混合料疲劳破坏与能量耗散的关系,并将滞后回线和滞后角引入到浇注式沥青混合料疲劳性能研究中,得出滞后角大的混合料有更好的抗疲劳性能。     

沥青混合料拉伸疲劳试验下疲劳损伤特性研究

利用MTS810型电液伺服试验系统对沥青混凝土小梁试件在低温下进行了常应变的等应变率加载模式的拉伸疲劳试验.试验时按三角波形加载,并考虑了不同拉伸应变水平.由试验结果得到了不同应变水平下的沥青混合料峰值拉伸应力值并计算了每个循环内的耗散能.由疲劳试验结果结合能量原理提出了一种考虑拉伸应变水平的疲劳损伤模型.     

沥青混合料常应变小梁弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC13、AC20、ATB25三种类型沥青混合料试件进行了常应变三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶浆,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;在应变控制模式下,沥青混合料的疲劳寿命随温度的升高而显著延长;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

硫酸钙晶须和聚酯纤维复合改性沥青混合料的疲劳性能

为研究硫酸钙晶须和聚酯纤维掺量对沥青混合料疲劳性能的影响,通过对比复合改性沥青老化前后针入度、延度及软化点的变化差值,得出不同掺量外加剂对沥青抗老化性能的效应,以验证复合改性的可行性;进一步通过四点弯曲疲劳试验,对外加剂掺量、拉应变水平与沥青混合料疲劳寿命之间的关系进行了研究.结果表明:加入两种外加剂可使沥青和沥青混合...     

含基层缺陷沥青路面不同面层材料抗疲劳特性机理分析

目的为探讨面层沥青混合料在含有基层缺陷结构体系中的疲劳开裂演化机理,进行了抗疲劳特性的试验研究和理论分析.方法应用连续介质弹性疲劳损伤力学的基本原理,提出适合描述沥青混合料疲劳损伤开裂的演化方程,结合室内间接张拉疲劳试验,回归确定了疲劳损伤模型的计算参数,并采用有限元的计算方法,客观地评价了3种沥青混合料面层(AC20、SBR-AC20、RM-AC20)在含基层缺陷的路面结构中的抗疲劳特性.结果3种材料虽然呈现相同的疲劳损伤演化趋势,但由于各自材料抗疲劳特性参数的不同使其具有不同的抗疲劳特性,橡胶粉沥青混合料面层表现了最高的抗疲劳寿命.结论疲劳损伤力学的计算方法能够从机理揭示沥青路面结构的疲劳损伤演化的全过程,突破了以往传统疲劳强度理论和疲劳断裂力学相分离的状态;橡胶改性沥青混合料具有优良的抗疲劳特性加之具有节约能源的特点,值得推广使用.     

聚酯纤维沥青混凝土动态模量与疲劳性能研究

采用动态模量试验和间接拉伸疲劳试验研究了聚酯纤维沥青混凝土(纤维掺量为0.25%)的动态模量特性和疲劳性能,分析了聚酯纤维对沥青混凝土粘弹特性和疲劳性能的影响。结果表明,聚酯纤维掺入后能降低沥青混凝土低温时的脆性,提高其高温时的劲度。同时,聚酯纤维沥青混凝土的损耗模量降低,其抵抗疲劳开裂的能力增强。间接拉伸疲劳试验也表明,聚酯纤维能提高沥青混凝土的疲劳寿命,且在低应力的情况下改善效果更加明显。     

考虑松弛的沥青混合料疲劳损伤累计模型研究

根据应变控制疲劳试验的受力特点,通过分解沥青混合料应变,控制疲劳试验输入和输出响应,分析沥青混合料应变控制疲劳试验过程中的松弛现象.基于损伤力学和粘弹理论,分析由应力松弛引起的疲劳损伤和演化规律,建立考虑应力松弛沥青混合料疲劳损伤累计模型.相同条件下一组大样本疲劳试验结果与模型计算结果的对比表明,提出的损伤演化模型不仅拟合效果良好,且揭示沥青混合料在重复载荷作用下初期模量衰减的粘弹非线性本质,有利于沥青混合料疲劳研究和寿命预测.     

基于疲劳及线收缩的沥青混合料低温性能研究

沥青混凝土的低温开裂是沥青路面损害的三种主要方式（低温开裂、疲劳、车辙）之一。本文针对高寒地区沥青路面低温开裂现象,选取两种沥青和AC-13、SMA-13、PA-13等三种不同级配混合料进行四点弯曲疲劳、线收缩试验,研究了不同材料及级配对低温下沥青混合料的疲劳性能及收缩性能的影响。试验结果表明：级配及沥青种类对疲劳寿命影响较大且相对于常温时,低温下沥青混凝土的疲劳寿命较大,但对于加载应力的变化有较高的敏感性,表明低温时沥青混凝土疲劳性能的稳定性较差。不同类型沥青混凝土的线收缩系数有较大差别,其中AC-13级配及改性沥青混凝土表现出较好的收缩性,同时随着温度的降低,沥青混凝土线收缩系数变化趋势减缓。     

基于耗散能法分析热拌及温拌再生 SMA沥青混合料的疲劳特性

为了分析废旧沥青路面材料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量和Sasobit对再生沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt,SMA)疲劳性能的影响,本文设计并比较了不同RAP掺量(0%、20%、30%)的热拌及温拌SMA沥青混合料.对不同类型SMA沥青混合料进行四点梁弯曲疲劳试验,采用耗散能法分析其疲劳特性.研究表明:1)不同类型SMA沥青混合料的疲劳次数与累计耗散能之间的关系不会随RAP掺量改变以及是否添加Sasobit发生变化,其疲劳寿命与累计耗散能在双对数下,均表现出良好的线性关系,且具有唯一的关系方程.2)随着RAP掺量的增加,再生SMA沥青混合料的累积耗散能降低,疲劳寿命下降.3)Sasobit对温拌SMA沥青混合料耗散能量的能力有不利影响,而对温拌再生SMA沥青混合料影响不大.     

胶粉复合改性沥青混合料疲劳性能试验研究(“研究生论坛”稿件)

摘 要：为了提高橡胶沥青混合料的抗疲劳开裂性能,将SBS与胶粉复合进行沥青改性,制备不同配比的胶粉-SBS改性沥青,然后以“干拌”方式掺入玄武岩纤维制备胶粉复合改性沥青混合料,通过四点弯曲疲劳寿命试验全面分析了14种沥青混合料的疲劳寿命与劲度模量,对其抗疲劳开裂性能与自愈合能力进行综合评价。结果表明：2%SBS+14%CR沥青胶结料疲劳因子在不同温度下普遍较小,其疲劳性能明显优于其他配比的沥青胶结料;混合料Ⅱ的疲劳寿命最大、Ⅶ其次,且均远大于其他混合料;混合料Ⅶ的疲劳寿命恢复率最大、AR与Ⅱ其次;混合料Ⅶ的劲度模量恢复率最大,Ⅱ其次。因此,在橡胶沥青混合料中掺入适量的SBS改性剂与玄武岩纤维,可以获得较强的疲劳寿命与最强的自愈合补偿能力,其最佳质量配比为m基质沥青：m胶粉：mSBS=100：14：2与m矿料：mBF=1000：3。     

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.     

基于流变学的沥青抗疲劳性能评价方法

进行了8种沥青材料的动态剪切流变试验和"时间-扫描"试验以及对应的沥青混合料疲劳试验,研究适于评价沥青疲劳性能的试验方法和指标.分析表明,与动态剪切试验相比,"时间-扫描"试验适于沥青(不包括如橡胶沥青等采用较大粒径改性剂的改性沥青)疲劳性能的评价;并提出了将"简化耗散能"用于"时间-扫描"试验数据分析和沥青疲劳性能评价的指标。     

沥青结合料疲劳失效定义与失效准则

为了更好地理解沥青结合料的疲劳失效特性,以黏弹连续介质损伤力学为分析手段,通过加速疲劳试验和传统时间扫描疲劳试验系统研究了基质沥青和改性沥青在不同加载条件下的疲劳失效行为.研究发现,基于虚应变能理论提出的将最大存储虚应变能指标作为沥青加速疲劳试验中的疲劳失效新定义,与现象学指标相位角峰值有着很好的等效性,并和时间扫描试验中的疲劳失效定义保持了一致,进而依据疲劳失效定义建立了虚应变能释放率和材料疲劳寿命之间的特性关系准则.该特性准则与试验方法和加载条件无关,可作为统一的疲劳失效准则运用于沥青结合料的疲劳性能预测.     

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及影响因素

为研究乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能关键影响因素,采用应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,分析应力水平、水泥用量、旧料( relaimed asphalt pavement, RAP)掺量、乳化沥青类型及乳化沥青用量等因素对冷再生混合料疲劳性能的影响规律,最后,基于灰关联熵分析,对各影响因素进行了量化与比较。结果表明：乳化沥青针入度指标、RAP掺量对乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命影响最为显著,乳化沥青用量、乳化沥青延度指标影响次之,应力水平、水泥用量影响最小。     

Superpave沥青混合料路用性能研究

随着我国道路建设的迅速发展,人们对沥青混凝土路面提出了更高的要求.沥青混凝土路面不仅要达到一定的力学性能,而且要具有优良的路用性能.通过对Superpave级配与AC型级配进行的路用性能试验对比表明,基于沥青混合料性能设计的Superpave级配具有优良路用性能及较好的经济和社会效益.     

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.     

基于有机-无机改性的赤泥沥青混合料综合性能

聚焦赤泥的资源化利用与筑路材料紧缺问题,提出采用赤泥替代石灰岩矿粉制备沥青混合料。针对赤泥-沥青界面遇水强度衰减问题,提出无机粉体共混(水泥、消石灰)和有机偶联剂表面修饰(硅烷偶联剂KH-550、KH-560)的改性工艺,并研究改性前后的赤泥对沥青混合料性能的影响规律。通过动稳定度试验、马歇尔试验、汉堡车辙试验、动态模量试验和两点弯曲试验对改性前后的赤泥沥青混合料进行系统评价,发现普通赤泥可以提高沥青混合料的高温稳定性,但是对水稳定性、低温抗裂性与疲劳性能有不利影响。通过对赤泥改性处理,赤泥沥青混合料的高低温性能、水稳定性与长期耐久性均得到不同程度提高,而采用硅烷偶联剂表面修饰改性效果更好。证实了使用赤泥进行沥青混合料生产的可行性,为赤泥的资源化利用开拓了方向。     

纤维对沥青混合料稳定性的影响研究

纤维在沥青混合料中的作用效果一直受到人们的关注,文中针对这一问题选用了四类纤维,分别采用普通沥青和改性沥青,选用沥青混合料AC-16I型,客观的分析了纤维沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能等路用性能。研究表明:纤维加入后,最佳沥青用量、空隙率、矿料间隙率、稳定度和流值均有不同程度增加,而密度下降;高温稳定性、低温抗裂性能、抗疲劳性能和耐水害性能等路用性能均有一定改善;其中高温和抗疲劳性能的改善最为显著,并且添加纤维的普通沥青混合料性能达到甚至超过改性沥青的性能,改性沥青再添加纤维性能将更好。