聚酯纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命计算

目的研究在沥青混凝土中加入聚酯纤维后的沥青混凝土路面的疲劳寿命．方法通过劈裂试验确定了不同温度下的聚酯纤维沥青混凝土的劲度模量，并基于损伤力学计算理论，采用平面应变有限单元法，考虑在车辆荷载和温度荷载耦合作用下对含有反射裂缝的路面体结构的疲劳寿命进行了计算．结果加入0．296的聚酯纤维沥青混凝土路面结构体的疲劳寿命提高了51％．结论在沥青混凝土中加入聚酯纤维能够增加混合料劲度模量，提高路面的疲劳寿命．     

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.     

玄武岩纤维沥青混合料力学及疲劳特性

为研究玄武岩纤维沥青混合料的力学疲劳性能,文中将玄武岩纤维(质量分数w分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%)加入沥青混合料中,分析其高温抗车辙能力、低温抗裂性及抗水损害性能,对最佳纤维掺量和不掺纤维的沥青混合料进行了疲劳试验和动静态模量试验,分析评价其疲劳特性和力学性能。研究结果表明：沥青混合料中加入玄武岩纤维后,其高低温和水稳性能大幅提高,0.3%为最佳掺量;玄武岩纤维的掺入对混合料的静态力学性能有很小幅度的加强,混合料的动态模量在不同温度、荷载作用频率条件下均有不同程度的提高,且温度越低提升越明显,其动态力学性质表现优异;玄武岩纤维削弱了混合料对疲劳的敏感性,抗疲劳能力得到增强,增幅随加载应变的升高而降低。     

硫磺改性沥青混合料基本性能的研究

为考察硫磺改性沥青混合料的路用性能,选取AC-13和AC-20两种混合料类型、4种不同的硫磺掺量（硫磺占硫磺改性沥青胶结料的质量百分比分别为0%、30%、35%、40%）作为对比,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验测试了其水稳定性能,采用车辙试验、三点小梁弯曲试验和Overlay Tester试验分别测试了其高温性能、低温性能与疲劳性能,采用动态模量试验获得了其力学参数. 结果表明: 添加质量分数为30%硫磺后,AC-13和AC-20沥青混合料动稳定度分别提高了18%和26%,疲劳开裂性能有所提高, 低温性能没有明显改变. 添加不同质量分数的硫磺,沥青混合料的水稳定性能明显降低,其中AC-13沥青混合料在添加40%硫磺时冻融劈裂强度比下降达22%. 动态模量测试表明硫磺改性沥青混合料与普通沥青混合料动态模量变化趋势相同,但-10 ℃~54 ℃温度区间较普通沥青混合料动态模量要高.     

聚酯纤维沥青混凝土的低温抗裂性能分析

介绍了聚酯纤维沥青混凝土加强筋能够有效提高沥青路面的力学性能.通过对其性能阐述,说明其具有良好的高温稳定性和断裂延伸率,以及产生强大内聚力防止沥青混凝土开裂等特点.其低温开裂机理表明聚酯纤维低温抗裂性是影响沥青路面温度收缩裂缝的主要因素.笔者通过对不同纤维掺量的沥青混凝土,在不同温度下的试验研究,对其低温抗裂性能进行了分析,在劈裂试验的基础上提出了最佳纤维掺量.     

高模量沥青混凝土蠕变特性研究

通过单轴压缩蠕变试验和低温弯曲蠕变试验测试了不同试验条件下高模量沥青混凝土的蠕变劲度模量,分析不同的组成材料对高模量沥青混凝土蠕变性能的影响规律.结果显示低标号沥青和外掺剂能够显著提高沥青混合料的劲度模量,降低沥青混合料在高温蠕变过程中的瞬间变形和黏弹性变形发展的速度,但低温环境下高模量沥青混凝土对持续弯拉应力的松弛能力有所降低.     

聚酯纤维加强沥青混凝土路面试验研究

利用基于马歇尔试验方法的多因素正交试验,运用极差分析法和综合平衡法比较了各个指标对聚酯纤维加强沥青混凝土的高温稳定性和水稳定性的影响,从而确定聚酯纤维加强沥青混凝土的最佳纤维掺加量及最佳沥青用量.同时,对比研究了聚酯纤维加强沥青混凝土和SBS改性沥青混合料的路用性能.试验结果表明,掺加了纤维之后,其水稳定性、高温稳定性均有所改善,但其对高温稳定性的改善程度不如SBS改性沥青.     

沥青的疲劳性能评价方法研究

采用动态剪切流变仪(DSR),在Time-Sweep的应力控制模式下对5种沥青进行重复剪切疲劳试验。比较分析了6种沥青疲劳评价方法的优缺点,并从沥青疲劳破坏阶段的角度将沥青复合模量变化曲线拐点所对应的循环加载次数定义为沥青疲劳寿命N_G~*。结果表明:采用基于耗散能的疲劳指标N_1、N_(p20)、N_R以及经验性疲劳指标N_(f50)来评价沥青的疲劳寿命并不合理;采用耗散能变化率曲线拐点Nfm和复合模量变化率曲线拐点Nf_G~*评价指标可较好地评价沥青的疲劳性能,但试验数据处理过程繁琐,拐点位置判断不够精确;疲劳指标N_G~*与N_(fm)、Nf_G~*在数值上接近,相关系数达到1,作为一种评价沥青疲劳性能的指标N_G~*更为简单有效。     

废橡胶裂解炭黑改性沥青混合料的黏弹特性研究

采用简单性能试验机对废橡胶裂解炭黑(PCB)改性沥青混合料进行了动态模量试验,研究了不同温度与荷载频率对其动态模量和相位角的影响.通过数值分析方法,拟合了PCB改性沥青混合料的动态模量和相位角主曲线,分析了PCB对沥青混合料黏弹特性的影响.结果表明,PCB改性沥青混合料的动态模量和相位角依赖于温度和荷载频率的变化:低温和高频时,PCB的加入使得沥青混合料的动态模量明显增大,相位角明显减小,弹性特征增强,黏性特征减弱;高温和低频时,PCB对沥青混合料黏弹性的影响不明显.     

长期服役后沥青路面面层材料回弹模量性能研究

采用伺服液压多功能材料试验系统(UTM-25)测量了2种沥青路面结构多种病害的芯样在不同温度和荷载作用频率下的间接拉伸回弹模量。结果表明,外部环境和所承受的行车荷载对回弹模量影响较大;罩面层与原有的上面层相比,其回弹模量的变化幅度更大;横向裂缝较为严重的区域,其罩面层试件回弹模量均小于同位置原沥青上面层试件回弹模量;间接拉伸回弹模量实验可作为评价沥青路面材料路用性能的一种可靠方法。     

加载频率对纤维沥青混凝土疲劳性能的影响

以现象学法为基础,结合损伤力学原理,提出了纤维沥青混凝土疲劳破坏准则.通过不同频率、应力水平纤维沥青混凝土劈裂疲劳试验,研究了加载频率对沥青混凝土疲劳性能的影响,建立了不同频率下沥青混凝土疲劳寿命计算模型.试验研究和理论分析表明:疲劳加载频率越低,沥青混凝土疲劳寿命对应力水平的变化就越敏感,低速、重载交通是造成沥青混凝土疲劳破坏的重要原因.     

动荷载作用下纤维沥青路面的黏弹性响应

目的为了分析动荷载作用下纤维的加入对路面黏弹性响应的影响.方法以Burgers模型模拟纤维沥青混凝土的黏弹性性质,基于黏弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同荷载作用时间对不同纤维沥青路面的路表各点最大竖向位移和卸载后加载中心点竖向位移的影响规律.结果纤维加入到沥青路面后,减小了路面的竖向位移;对于不同纤维沥青路面结构,在荷载作用时间较短时,路面结构的流变性质不显著;荷载作用时间较长时,卸载后还有部分残余变形不能恢复,但路面响应规律基本相同.结论纤维的加入提高了路面的整体变形能力,但没有明显改变沥青混凝土的黏弹性性质;在单周期动荷载作用下,若荷载作用时间很短时,可以忽略纤维沥青混凝土的黏弹性特征.     

聚合物纤维改性沥青混凝土的研究

路用纤维作为沥青混凝土的添加材料 ,近年来在我国的高级沥青路面得到了广泛应用。通过添加聚合物纤维来对普通沥青混凝土进行改性 ,研究了混合料掺纤维后的马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性及耐疲劳性能 ,并与普通密集配沥青混凝土进行了路用性能的对比分析。依据分析的结果 ,简述了纤维改善沥青混凝土的强度形成机理。     

纤维沥青混凝土桥面铺装的路用性能

在郑州小刘桥的桥面铺装层中选取AC-16和AC-25型沥青混凝土,分别掺加聚酯纤维、聚酯纤维和聚丙烯腈纤维的混合纤维而形成不同的实验路段,通过对纤维沥青混凝土高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能试验,来综合评价纤维沥青混凝土的各项性能以及纤维的增强作用,结果表明,短细的纤维在沥青中起到提高粘结性、热稳定性、抗流变性、抗水损害性、改善低温使用性能等作用,对沥青混凝土的增强作用明显,混合纤维对沥青混合料的路用性能改善效果更为显著.该试验结果在桥面铺装实桥试验段中获得了成功应用,说明采用纤维沥青混凝土作为铺装层可以保证桥面沥青混凝土铺装层的抗车辙能力、抗水损害能力以及抗疲劳能力,能够避免桥面铺装层的早期破坏问题.     

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。     

钢纤维沥青混合料路面性能及应用研究

为防止低温地区沥青路面的开裂和提高沥青路面疲劳寿命,通过室内试验研究了钢纤维沥青混合料的物理力学性能,包括钢纤维沥青混合料的马歇尔稳定度、动稳定度、常温、低温劈裂强度、纤维防腐方法等,分析了钢纤维对沥青混合料性能影响的机理。通过试验路研究了钢纤维沥青路面的现场拌和施工工艺和使用效果,研究结果表明:沥青混合料中加入钢纤维可使低温劈裂强度明显提高,开裂时的变形显著增大,从而改善沥青路面的低温抗裂性能,同时钢纤维对常温条件下沥青混合料的抗拉强度和高温抗车辙性能有一定改善,钢纤维沥青路面的施工工艺与普通沥青混凝土路面相同,可以利用沥青对钢纤维直接防腐而不需要作其它防腐处理。成果对低温地区和重载交通公路沥青路面材料选择有重要参考应用价值。     

Effects of Fibers on the Dynamie Properties of Asphalt Mixtures

The dynamic characteristics of fiber-modified asphalt mixture were investigated. Cellulose fiber, polyester fiber and mineral fiber were used as additives for asphalt mixture, and the dosage was 0.3%, 0.3%, 0.4%, respectively. Dynamic modulus test using SuperPave simple performance tester （SPT） was conducted to study the dynamic modulus （E＇） and phase angle （δ） for the control asphalt mixture and fiber-modified ones at various temperatures and frequencies. Experimental results show that all fiber-modified asphalt mixtures have higher dynamic modulus compared with control mixture. The dynamic modulus master curves of each type of asphalt mixtures are determined based on nonlinear least square regression in accordance with the time- temperature superposition theory at a control temperature （21.1℃）. The fatigue parameter E^＊×sinδ and rutting parameter E^＊/sinδ of asphalt mixture are adopted to study the fatigue and rutting-resistance properties, and experimental results indicate that such properties can be improved by fiber additives.