沥青混合料模量预测模型

本文研究基于沥青混合料粘弹性特性,根据实验结果对现有沥青混合料的预测模型的有效性。尤其采用了Di Benedetto等人的模型与现在美国新路面设计指南中采用的Witczak模型以及Hirsch模型等进行了对比分析。Di Benedetto模型与其他模型的不同之处是对沥青及混合料同样考虑了流变模型。本研究采用的沥青混合料动态模量以及沥青混合料的试验测试数据均来源于联邦公路管理局加速荷载设备（FHWA-ALF）测试结果以及明尼苏达州公路研究项目。预测中采用旋转薄膜烘箱法（RTFO）及压力老化容器法（PAV）的老化沥青测试数据,并根据现有的经验转化公式将沥青模量转化为粘度。研究结果表明在满足一定条件下采用三种模型均能用于预测沥青混合料的模量。预测模型中应老化沥青的条件应符合沥青混合料的设计要求,为减少预测模型的误差应根据实际情况对各参数进行调整。理论上,采用基于粘弹性液态模型Hirsch模型能更便于进一步的调整,如引入混合料的蠕变行为等。对比结果表明,采用Di Benedetto模型能获得更为精确的预测结果,但是在低温及高温条件下如不引入混合料的相关参数将导致更大的误差。     

再生沥青混合料动态模量试验研究

为了研究厂拌热再生沥青混合料的力学特性,采用DTS万能试验机,利用不同温度和荷载频率对热再生沥青混合料的动态模量和相位角进行试验。根据时间-温度等效原理,通过Sigmoidal函数模型进行拟合,确定了4种同一旧料不同掺量的沥青混合料动态模量和位移因子。试验结果表明,热再生沥青混合料的力学特性与新旧材料配比的增加趋势是基本一致的,与不添加旧材料的沥青混合料相比,力学性能明显提高。     

沥青混合料动态模量试验研究

分析了沥青混合料动态模量和相位角对温度和加载频率的依赖性,利用时间-温度置换原理建立了动态模量的通用曲线,并用动态模量实测结果对Witczak预估模型进行了验证和分析,为将动态模量作为沥青路面设计参数和混合料性能评价指标提供了有益参考.     

沥青混合料动态模量预估模型及试验研究分析

采用性能试验机(AMPT)对3种混合料的动态模量及相位角进行了测试,在对比分析了温度及频率对沥青混合料的影响后,根据沥青混合料的时间—温度等效原理,通过非线性最小二乘法拟合得到沥青混合料动态模量的主曲线,并参照国外的研究成果,得到了各动态模量的预估模型方程。     

受力模式对沥青混合料动态模量的影响

采用不同受力模式对3种沥青混合料进行动态模量试验,分析了受力模式、围压、应变水平等因素对沥青混合料动态模量主曲线的影响,通过Fillers-Moonan-Tschoegl模型和改进Sigmoidal模型建立了沥青混合料移位因子-围压和动态模量围压之间的函数关系式.结果表明:二次拟合可以消除沥青混合料动态模量主曲线上动态模量极值对移位因子计算模式的依赖;在相同换算频率时,沥青混合料单轴压缩、间接拉伸和四点弯曲动态模量有差别,在低温高频段更明显,但三者之间存在较好的线性关系;在高温低频段,围压对沥青混合料三轴压缩动态模量的影响较显著;沥青混合料四点弯曲动态模量对应变水平变化较为敏感.     

玄武岩纤维加筋沥青混凝土动态模量主曲线研究

为了研究玄武岩纤维加筋沥青混合料的动态特性,采用室内试验方法测试了玄武岩纤维加筋沥青混合料在4、21、41℃三个温度条件和0.1、1、5、10、25 Hz五个加载频率条件下的动态模量,分析了温度和加载频率对混合料动态特性的影响.依据时-温等效原理、S形方程和WLF模型建立了玄武岩纤维加筋沥青混合料的动态模量主曲线.研究结果表明:玄武岩纤维加筋沥青混合料动态模量随温度升高而显著减小,同时还随加载频率的增大而增加;以参考温度20℃建立的玄武岩纤维加筋沥青混合料动态模量主曲线可很好地拟合试验数据.     

沥青混合料动静模量关系研究

材料的性能试验方法与条件越接近实际,就越能真实地反映材料的实际性能,然而国内外现行的路面设计方法大多是基于静态弹性体系为基础。由于动静模量之间存在较大的差异,故本文对两者之间的关系进行相应的探索。受试验方法及试验条件的不同的影响,使得本研究结果与国外经验存在较大差异。     

骨架密实型沥青稳定碎石混合料动态模量研究

为明确骨架密实型沥青稳定碎石混合料(skeleton dense asphalt treated base mixture,SDATBM)的力学性能,以动态模量为力学指标,对集料公称最大粒径为25、30、40 mm的3类SDATBM(SDATBM?25、SDATBM?30、SDATBM?40)进行不同试验条件下的单轴动...     

水泥乳化沥青混合料动态模量特性

采用简单性能测试系统(SPT系统)对水泥乳化沥青混合料的动态模量和相位角进行测试,基于Sigmoidal数学模型回归得到了水泥乳化沥青混合料的动态模量主曲线方程.对比了水泥乳化沥青混合料和普通的热拌沥青混合料的动态模量特性,通过微观形貌观察对水泥乳化沥青混合料的动态模量特性进行了解析.结果表明:在温度为15~25℃、加载频率为0.1~25.0Hz时,水泥乳化沥青混合料动态模量在1 541~5 921MPa变化;水泥乳化沥青混合料动态模量曲线移位因子小于热拌沥青混合料,即水泥乳化沥青混合料温度敏感性较热拌沥青混合料低.水泥与乳化沥青中水生成的水化产物不仅降低了水泥乳化沥青混合料的黏性,使之更具有弹性性质,同时也改善了水泥乳化沥青混合料的温度敏感性.     

基于简单性能试验的环氧沥青混合料动态模量研究

为了探索钢桥面铺装用热固性环氧沥青混合料的动态模量规律,首先通过简单性能试验（SPT）分析了不同影响因素下环氧沥青混合料动态模量值的变化规律,并将其同其他常用沥青混合料的动态模量进行对比;进而根据时温等效原理,通过最小二乘拟合分析建立了环氧沥青混合料动态模量的预估模型.结果表明：环氧沥青混合料的动态模量值比相同试验条件下其他材料的动态模量值大,同时,环氧沥青混合料的动态模量值随温度的升高而减小,随加载频率的升高而增大.最后建立了参考温度为20℃时环氧沥青混合料的动态模量主曲线,为环氧沥青桥面铺装的设计与分析提供了材料动态参数.     

硫磺改性沥青混合料的动态模量试验分析

UTM system was used to test asphalt mixtures dynamic modulus with different sulfur contents（by mass）.The influences of temperature, loading frequency and sulfur content on the viscoelastic properties of asphalt mixtures were analyzed.The results show that the temperature and loading frequency have the same influence on dynamic modulus of both sulfur modified asphalt mixture and conventional asphalt mixture.The effect of sulfur contents on viscoelastic properties of asphalt mixtures is different.A small quantity of sulfur will increase asphalt mixtures viscosity and temperature sensitivity, but a large quantity of sulfur will increase asphalt mixtures elasticity and reduce temperature sensitivity.     

超大粒径沥青混合料的黏弹特性及温度影响

为精准表征超大粒径沥青混合料（LSAM-50）柔性基层路面的动态黏弹力学响应,对LSAM-50进行动态模量试验,分析了温度对LSAM-50黏弹参数的影响,构建了基于广义对数Sigmoidal模型的黏弹参数主曲线以及基于广义Maxwell模型的黏弹性本构关系.结果表明：温度对LSAM-50黏弹参数的影响显著,温度升高后LSAM-50模量的变化由集料嵌挤力主导,动态模量与存储模量随着温度的升高逐渐降低后趋于稳定;由于LSAM-50具有更大的粒径和集料嵌挤力,其高温抗变形能力比AC-20和AC-13更强;可用广义Maxwell模型构建LSAM-50的黏弹本构关系,其相关性不低于0.99.     

基于GEP算法的沥青混合料动模量预测

采用基因表达式编程算法对沥青混合料动模量进行预测.以沥青混合料空隙率(Va)、有效沥青含量(wbeff)、沥青黏度(η)、荷载频率(f)、集料筛余质量分数(ρ34,ρ38,ρ4)以及集料在0.075mm筛孔上的通过率(ρ200)为主要参数,建立了基于基因表达式编程算法的沥青混合料动模量预测模型.结果表明:由预测模型得到的动模量预测值与实测值之间具有较高的相关性;将预测模型与Witczak 1999模型、韩国动模量预测模型和人工神经网络模型等方法进行比较后发现,采用基因表达式编程算法来预测沥青混合料动模量具有简单可靠的优点.     

沥青混合料时间-应力-温度等效研究

为研究沥青混合料的时间-应力-温度依赖性,对3种沥青混合料进行了不同温度和应力水平下的静载蠕变试验,分析了温度、应力水平对沥青混合料蠕变特性的影响.结果表明:应力水平与温度对沥青混合料特征时间的影响相似,具有等效性;可以应用非线性黏弹性体的时间-应力-温度等效原理,推导出恒力温度位移因子、恒温应力位移因子和温度-应力联合位移因子;将沥青混合料在其他温度、应力水平下的蠕变曲线移位,可得到参考温度、参考应力水平下的蠕变主曲线.该研究成果也可为其他黏弹性材料的蠕变研究提供参考.     

稳定型橡胶改性沥青混合料动态模量预估

测试了8种混合料类别、12种级配组成的稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量,分析了稳定型橡胶改性沥青混合料的动态力学性能特点.针对Witczak模型对稳定型橡胶改性沥青混合料动态模量预测效果不理想的问题,采用Levenberg-Marquardt非线性回归方法修正了Witczak模型.结果表明:稳定型橡胶改性沥青混合料具有良好的动态力学性能;修正后的Witczak模型可以较好地预测稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量.     

沥青混合料动态弹性模量场模型的建立与应用

为获得能表征不同工况下沥青混合料力学性能的本构方程,采用沥青混合料标准马歇尔试件的单轴压缩试验数据,获得以加载速率和应力状态为自变量的动态弹性模量场模型.基于ABAQUS/VUMAT编写了材料本构的用户子程序,依据试验数据分析了模型的可靠性.分别采用沥青混合料劈裂试验中压头的竖向位移数据和沥青混合料小梁弯拉试验中的弯拉强度数据验证动态弹性模量场模型在不同工况下的通用性.结果表明:采用动态弹性模量场模型的计算结果与不同加载速率下沥青混合料的单轴压缩、劈裂和小梁弯曲等工况下的试验数据吻合较好.动态弹性模量场模型能描述沥青混合料材料参数与受力状态和加载历史的依赖性,可为复杂受力状态下沥青混合料结构的力学分析提供一种方法.