重载沥青路面结构组合的抗车辙性能分析

为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果进行对比分析;最后,应用光纤光栅智能测试技术对实际路面进行现场应变测试,根据不同路面结构三向应变测试结果评价实际重载沥青路面结构的抗车辙性能．结果表明,单层车辙试验难以准确反映路面结构的抗车辙性能,而双层车辙试验效果良好．在设计抗车辙路面时要考虑不同面层的模量组合,才能最大程度地发挥各层混合料的抗车辙性能．     

室内车辙试验的相似性分析

为了分析室内车辙试验与实际沥青路面结构受力状态的相似性,基于相似理论采用有限元数值模拟的方法建立了室内车辙试验改进模型.首先,应用相似理论推导出沥青路面结构和车辙试验改进模型各参量间的相似关系;其次,选用3种典型的路面结构,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,得出这3种结构在双轮荷载作用下的荷载影响范围,进而应用相似理论得出路面全结构的车辙试验模型尺寸,应用力学响应等效,最终确定复合板结构车辙试验改进模型的所有参数并进行车辙试验验证了改进模型的正确性.     

沥青路面组合结构车辙试验研究

为了研究路面结构对沥青路面抗车辙性能的影响,在车辙试验的基础上,采用有限元方法建立组合结构车辙试验模型,分析组合结构车辙试验的可行性,提出组合结构车辙试验合适的试件厚度宜大于10cm。根据车辙试验设备和试验方法,开发组合结构车辙试模,并提出组合结构车辙试验方法。针对沥青层厚度、层间接触条件和结构层强度比影响因素,进行组合结构车辙试验,进一步验证组合结构车辙试验的可行性,同时分析上述结构因素对沥青路面高温性能的影响规律。研究结果有助于改善高温条件下的沥青路面材料和结构组合设计。     

水泥混凝土路面沥青加铺结构行为特性分析

通过资料收集、现场调查福建省各地公路和城市道路的“白改黑”工程现状,总结水泥混凝土路面沥青加铺结构的病害类型、特征、原因,得出水泥混凝土路面沥青加铺工程病害主要包括：反射裂缝、推移、车辙、沉陷及其引起纵向裂缝、网裂、坑槽和磨光。反射裂缝、推移是“白改黑”结构主要的破坏模式。旧板接缝、裂缝两侧弯沉差过大、结构设计不舍理是病害的诱发因素,重载、车辆行驶状态等其他因素加快病害的发生和发展。“白改黑”结构存在反射裂缝是不可避免的固有特性,应控制水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的设计施工与材料的敏感因素,减少旧水泥混凝土板裂缝、接缝的弯沉差,合理设计加铺层厚度,控制粘层油喷洒质量,改善加铺层抗车辙、提高抗剪强度和抗水损害性能。     

武黄沥青加铺中面层材料组成与设计研究

随着交通荷载不断增加，沥青路面中面层已经成为主要承载结构层，同时也是出现车辙比较严重的结构层。依托武黄大修改造工程，对其中面层的材料组成与结构设计进行了研究。通过在中面层中就使用改性沥青，设计出抵抗车辙作用更有效的AC-20I型与AC-20S型沥青中面层结构。结果表明，通过选用出色的级配类型以及在中面层的设计中就选用改性沥青，加铺层整体抵抗车辙的能力得到加强，产生车辙的时间延长随之带来的破坏程度也减小。     

Design method and performance for large stone porous asphalt mixtures

Design method for large stone porous asphalt mixtures (LSPM) was analyzed to avoid the early distresses of semi-rigid asphalt pavements. Based on stone-to-stone skeleton structure concept, processes of LSPM gradation design was given. The gradation composite design for LSPM shows that the LSPM nominal maximum size (NMS) should be larger than 26.5 mm, and the NMS sieve passing percentage should be greater than 50%. Through experiments and calculations on the volume properties of the aggregate, the range of aggregate gradation curve of LSPM was given. In terms of asphalt binder’s normalized test results, MAC-70 and SBS modified asphalt were selected as the asphalt binders. The applicability of large scale Marshall Method and gyratory compaction method to shape specimens was investigated. Based on the asphalt mixture performance evaluation, the optimum asphalt content range (3.1%–3.6%), the bitumen film’s thickness range (13–16 μm) and the air void range (135–18%) were recommended. Finally, LSPM was tested by the laboratory performance tests including rutting resistance test, fatigue test and water stability test. The theoretic and practical analysis shows that LSPM has a good performance on water permeability, rutting resistance and reflection crack resistance.     

沥青路面多裂纹断裂分析

沥青路面通常在表面裂纹和基础裂纹共存状况下服务。基于断裂力学理论,采用无网格伽辽金/有限元耦合法,对同时含有面层表面裂纹和基层底面裂纹的沥青路面进行了断裂分析,研究了行车荷载行驶过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。结果显示,在车轮荷载行驶通过基层底面裂纹上方的过程中,基层底面裂纹的复合型应力强度因子K＊存在一个最大极值,且这个最大值不是出现在车轮荷载位于基层正上方的时候;表面裂纹的应力强度因子K1和K2随着交通荷载驶近表面裂纹而逐渐增大,而且增大的速率也逐渐上升;相对于基层底面裂纹,表面裂纹受荷载位置影响更显著。     

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.     

Performance evaluation of open-graded epoxy asphalt concrete with two nominal maximum aggregate sizes

Open-graded friction course(OGFC) is applied to pavement surfaces to increase driving safety under wet conditions, and recently, to reduce tire/pavement noise. The durability of OGFC, however, has been a concern since conventional OGFC mixes last typically less than ten years before major maintenance or rehabilitation is needed. This work investigates a new open-graded asphalt mixture that uses epoxy asphalt as binder to improve mix durability. One type of epoxy asphalt that has been successfully applied to dense-graded asphalt concrete for bridge deck paving was selected. A procedure of compacting the mix into slab specimens was developed and a series of laboratory tests were conducted to evaluate the performance of the new mix, including Cantabro loss, permeability, friction, shear strength, and wheel rutting tests. Results show superior overall performance of the open-graded epoxy asphalt mix compared to conventional open-graded asphalt mix. There are also preliminary indications that the OGFC mix with 4.75-mm NMAS gradation can improve the resistance performance to raveling, while the OGFC mix with 9.5-mm NMAS gradation can improve the performance of surface friction at a high slip speed.     

纤维沥青混凝土在赤通高速的应用研究

研究普通及纤维沥青混合料各项路用性能及力学性能.结果表明,添加纤维能显著改善沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性能,并且能有效增加混合料的整体性与柔韧性,适于作为路面铺装材料.同时针对赤通高速公路路面铺筑,研究了纤维沥青混合料的施工控制.     

Microscopic and dynamic rheological characteristics of crumb rubber modified asphalt

A test for crumb rubber modified asphalt containing 20% crumb rubber particles(30 mesh) was performed using a scanning electron microscope(SEM).The experimental results indicate that the crumb rubber particles are evenly distributed in the asphalt.Shear rate sweep and shear-temperature sweep tests on the crumb rubber modified asphalt at-20-80 ℃ using a dynamic shear rheology(DSR) instrument,were carried out.The tests show that the complex modulus decreases with increasing temperature;at equivalent temperature,higher load frequencies lead to a larger complex modulus,and this value increasingly decreases as the temperature increases;the phase angle increases with temperature and decreases as the load frequency increases.It can be concluded that the rutting resistance limiting temperature of crumb rubber modified asphalt is 78 ℃,and the anti-fatigue limiting temperature is 16 ℃,which shows that the asphalt has preferable rutting resistance characteristics at high temperature,as well as anti-fatigue characteristics.In addition,the complex modulus master curve at different temperatures was plotted according to the time temperature equivalence principle,which allows the study of the dynamic state behavior of crumb rubber modified asphalt at a wide range of load frequency.     

含盐高湿环境下沥青混合料耐久性

为了研究含盐高湿环境下沥青混合料的耐久性,以不同温度和不同质量浓度盐溶液模拟含盐高湿环境进行汉堡车辙试验,并通过试验比较不同类型沥青混合料在含盐高湿环境下的耐久性,使用Origin 8.0对板状和圆柱形的车辙试验结果进行非线性指数拟合,提出含盐高湿环境沥青混合料耐久性的试验评价指标和检测方法,最后分析含盐高湿环境对沥青混合料的侵蚀机理.结果表明:采用改性沥青作结合料可以显著提高含盐高湿环境下沥青混合料的耐久性;含盐高湿环境下,普通AC混合料的耐久性较差,而SMA混合料的耐久性优于其他类型混合料;60℃、70℃圆柱形试件浸水车辙变形率可以作为沥青路面耐久性的评价和检测指标;高温、盐分、水分及其耦合效应是引起沥青混合料耐久性降低的主要原因.     

考虑沥青混合料泊松比影响的路面结构应力分析

基于数字图像测量方法,通过间接拉伸试验测定了不同温度下沥青混合料的泊松比μ变化规律。低温下,μ在荷载比为0.3~0.8时保持相对稳定,而在接近峰值荷载时呈非线性增长;高温下,μ随荷载比的增大而增大。采用三维有限元计算模型,考虑不同温度下沥青层模量及泊松比的变化,对三种典型路面结构进行分析。结果表明,沥青面层的泊松比对沥青路面结构的最大横向应变和最大剪应变有显著影响:当上中面层模量比小于0.8且沥青面层泊松比增大到一定程度时,轮迹带边缘的沥青混合料在荷载作用下有向车辙两侧流动的趋势,容易产生失稳性车辙。这说明在进行沥青路面结构设计时,有必要考虑沥青结构层的协调组合关系和材料泊松比的影响。     

沥青路面足尺加速加载车辙预估

为了建立预估精度高、适用性广的车辙预估模型,提出了考虑混合料剪切强度、路面剪应力、轴载作用次数、路面温度、行车速度和路面厚度的车辙预估模型.该模型采用指数函数表达,采用加速加载设备(ALF)对3种足尺路面结构进行了3种不同温度、不同轴质量下的加速加载车辙试验,并测试了不同加载次数下的车辙深度;以3种结构的车辙深度、试验温度、路面剪应力、结构层厚度、加载次数共117组数据为基础参数,通过多元拟合分析,确定了基准速度为20 km/h的简化车辙预估模型;结合时间硬化蠕变模型及荷载作用时间函数,确定了车辙深度与行车速度的关系,将简化的车辙预估模型经速度修正后得到最终的车辙预估模型.研究结果表明,该车辙预估模型具有因素全面、适用性广的特点,预估精度高.     

Effect of Active Mineral Filler on Rutting Performance and Fatigue Properties of Granite Asphalt Concrete

Granite is well known as an acid aggregate. An active mineral filler produced in the laboratory is first used as an anti-stripping filler in the granite asphalt concrete. Four aggregate gradations were chosen in this study,and the effects of the active mineral filler and aggregates on the rutting resistance performance and fatigue properties of granite asphalt concrete were investigated by means of rutting test and four-point bending fatigue test. The results indicate that the dynamic stability of granite asphalt concrete increase significantly with the addition of active mineral filler and the fatigue properties can also be improved especially at lower strain level. Meanwhile,the results demonstrate that granite asphalt concrete has better rutting resistance performance and fatigue properties than limestone asphalt concrete.     

路面沥青加铺层层底荷载应力三维有限元分析

反射裂缝是旧水泥混凝土路面沥青加铺层早期破坏的主要形式之一．加铺层层底裂缝处的荷载应力集中是引起反射裂缝的主要原因．通过建立水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型的方法,计算车轮荷载位于最不利位置时,沥青加铺层的厚度及轴载重量对加铺层层底荷载应力的影响,为防止或减缓加铺层的反射裂缝提供参考．     

抗冻型微表处沥青混合料的路用性能及抗冻性能

为延迟路表积雪结冰、消除路面冻结,基于等体积置换法,设计了抗冻型微表处沥青混合料.采用肯塔堡飞散试验、负荷轮黏砂试验、湿轮磨耗试验、表面构造深度测试和电导率试验等方法,研究了集料置换和填料置换2种类型微表处沥青混合料的路用性能与抗冻能力.研究结果表明:盐化物的加入导致微表处沥青混合料湿轮磨耗值升高,轮辙变形率增加,表面构造深度降低.填料置换型的抗冻微表处沥青混合料综合路用性能优于集料置换型微表处沥青混合料.在实际使用过程中,混合料类型、盐化物质量分数、环境温度、使用时间等因素均会对抗冻型微表处沥青混合料的抗冻性能造成影响.     

基于改进内聚力模型的沥青超薄罩面层间失效行为分析

为了准确预测沥青超薄罩面层间失效行为,在考虑层间黏结应力与摩擦效果耦合作用的基础上,引入改进内聚力模型表征界面接触特性,基于沥青超薄罩面直剪试验进行数值模拟,描述沥青超薄罩面层间失效行为演化特征,通过直剪试验验证改进内聚力模型的可靠性.研究结果表明：层间黏结应力和层间摩擦系数由摩尔-库伦理论拟合直剪试验结果得到;沥青超薄罩面界面的切应力与剪切位移的关系分为切应力应变弹性强化、切应力应变软化及残余应力应变阶段;选择临界断裂能作为评价沥青超薄罩面层间失效行为的指标,该指标的数值随正向应力的增大而增加;数值模拟结果与试验结果一致度较高,验证了使用改进内聚力模型进行沥青超薄罩面层间剪切破坏行为研究的可行性.     

SBS改性沥青混合料路用性能评价

结合SBS改性沥青混合料的特性讨论了评价其路用性能的试验方法,根据室内试验结果对其抗车辙能力、抗开裂能力及水稳定性进行了综合评估．结果表明,这种结合料能全方位改善沥青混合料的路用性能．     

具有柔性基层（级配碎石）的半刚性沥青路面设计方法的研究

级配碎石材料在荷载作用下存在一定的塑性变形，这种塑性变形在实际道路上表现为在车辆荷载作用下的路表车辙，本文在吉林通化试验路提出的具有柔性基层(级配碎石)的半刚性沥青路面结构半刚性基层的合理厚度范围的基础上，通过弹塑性有限元的计算，提出采用路表车辙(塑性变形)和沥青下面层层底拉应变控制级配碎石层的厚度来进行具有柔性基层(级配碎石)的半刚性沥青路面结构的设计方法。