沥青零剪切黏度与高温流变参数灰色关联分析

采用动态频率扫描试验和稳态剪切试验测试5种沥青的黏度曲线,并采用Cross模型和Carreau模型这2种流变模型拟合得到沥青60℃零剪切黏度,分析沥青的稳态流动特性;通过沥青温度扫描试验和多重应力蠕变恢复试验,测定5种沥青在不同温度下的流变参数和不同应力水平下的不可恢复蠕变柔量及不可恢复蠕变柔量差,并对5种沥青零剪切黏度与高温流变参数进行灰色关联分析.结果表明:与动态频率扫描试验相比,稳态剪切试验更加适合用来测定基质沥青和改性沥青的零剪切黏度;Cross模型和Carreau模型均可较好拟合5种沥青的零剪切黏度,Carreau模型的拟合值小于Cross模型;相比于其他沥青高温流变参数和不可恢复蠕变柔量,沥青不可恢复蠕变柔量差与零剪切黏度的灰色关联度最高,能更好地反映沥青的高温性能;随着温度的升高,沥青车辙因子与零剪切黏度的灰色关联度逐渐增大;沥青零剪切黏度与不可恢复蠕变柔量差及车辙因子的关联性最好,3个指标均能较好地评价沥青高温性能.     

高黏度沥青黏度的评价方法与评价指标

对高黏度改性沥青、SBS改性沥青以及A-70基质沥青进行真空减压毛细管试验和动态剪切速率扫描试验,得到沥青的毛细管黏度和零剪切黏度.基于2种黏度试验的试验原理以及沥青在路面结构中受力状态的分析,对比2种黏度试验中沥青所受的剪切速率水平及其与路面结构中沥青所受剪切速率水平之间的关系.结果表明:对于黏度大于3×104Pa.s的高黏度沥青,零剪切黏度所对应的第一牛顿流区范围的剪切速率与沥青在路面结构中所受的剪切速率水平一致,零剪切黏度可以较为合理地表征高黏度沥青在路面结构中的黏结特性;而高黏度沥青在毛细管试验中的剪切速率过小,毛细管黏度不宜用于评价高黏度沥青材料的黏度特性.OGFC-13沥青混合料的飞散试验结果验证了上述分析结果.建议采用动态剪切速率扫描试验方法并以零剪切黏度指标来评价高黏度沥青的黏度特性.     

基于Gross方程的饱和砂土液化后流动特性模型

将液化后的饱和砂土视为一种流体,其流动特性表现出类似剪切稀化非牛顿流体的特性。根据非牛顿流体力学理论分析液化后饱和砂土的流动特性发现,当处于零有效应力状态时,可以用纯粘性流动本构模型较好地描述砂土的剪应变率表观黏度关系。通过拟合动扭剪试验结果的流变曲线,对比分析了几种常用的纯粘性流动本构模型,发现Gross模型可以较好且较简洁地描述液化后砂土零有效应力状态时的流动特性。通过对拟合参数的分析,建立了基于Gross模型的液化后饱和砂土零有效应力状态的流动本构模型,得到时间量纲下的参数K以及零剪切表观黏度η_0和极限剪切表观黏度η_∞的函数关系。考虑相对密实度、固结应力和应力历史对模型参数的影响,阐释了模型参数的函数关系以及物理意义。     

沥青零剪切黏度的计算模型与方法比较

采用旋转黏度计采集几种沥青在不同温度下的黏度数据,绘制出流动曲线,按照Cross、Carreau流动模型及Lingo、Origin2种计算软件进行零剪切黏度的拟合计算。结果表明,沥青即使在高温条件下也表现出明显的非牛顿流体特征,相对Carreau模型,Cross模型对样本数据的拟合程度更高;同时,不同拟合方法对同一Cross模型进行拟合得到的模型参数有所不同,在材料性能定性表征方面合理性有异,相对Lingo计算方法,Origin软件可通过适当的初始赋值和迭代次数选择获得合理的模型参数,在沥青零剪切黏度的计算上更具有适用性和合理性。     

锂基润滑脂流变特性

利用剪切流变试验和改进的广义Leider-Bird模型研究锂基润滑脂的瞬态应力响应,分析了锂基润滑脂的弹性特性与皂基浓度和基础油黏度的关系。讨论了锂基润滑脂的瞬态剪切流变行为、皂基浓度和基础油黏度对润滑脂流变特性的影响规律,得到了"屈服"能量密度与摩擦因数的关系。研究结果表明:改进的LeiderBird流变模型提高了数据拟合的精度,更好地描述了锂基润滑脂的流变特性。     

盐岩剪切损伤自恢复特性试验研究

为了研究国内盐岩剪切损伤自恢复特性,通过对国内盐岩试样损伤自恢复前、后的不完全剪切试验,分析盐岩试样在不同加载方式下表现出来的应力–应变规律以及盐岩在一定温度条件下的恢复情况,研究得出:(1)定向剪切试验结果表明,对试样进行定向重复剪切试验的初始阶段,盐岩的抗剪切强度不会发生明显降低,但是如果盐岩受到相反方向的剪切力交替作用,盐岩的抗剪切强度会出现明显而又快速地降低,这种现象说明盐岩材料的损伤特征对剪切方向很敏感;(2)对无恢复试样和恢复后试样重复剪切结果进行比较发现,恒温恢复环境对损伤盐岩自恢复有显著作用。在定向剪切和变向剪切试验中,经过一定时间的自恢复作用后的损伤试样的应力–应变曲线形状趋向于原盐试件的应力–应变曲线,这说明剪切损伤得到了一定的恢复。     

仓储式橡胶沥青零剪切粘度的确定

首先,运用低频率震荡测试法对基质沥青、仓储式橡胶沥青及其RTFOT短期老化产物进行了测试;其次,运用图形外延法、Cross模型拟合法及Carreau模型拟合法对各材料的零剪切粘度进行了测定;最后,对基质沥青进行了蠕变恢复试验,通过蠕变阶段和恢复阶段沥青的应变响应的计算,得出了静态施载作用下基质沥青的零剪切粘度。研究表明：基质沥青在低频震荡测试中,随着频率的降低会进入粘度稳定阶段,可以用图形外延法得到零剪切粘度;然而对于RTFOT老化后的橡胶沥青,在测试条件下未进入粘度稳定阶段,无法通过图形外延法测算零剪切粘度;由Cross模型拟合的结果都大于同样材料Carreau模型拟合结果。     

切向应力幅值对土与结构接触面切向变形的影响研究

运用80t大型三维多功能土工试验机,进行了应力控制往返圆形剪切路径下粗粒土与结构接触面三维直剪试验,分析了切向应力幅值对接触面切向位移、非共轴角和剪切柔度等切向变形特性的影响规律。试验结果表明：应力控制往返圆形路径下,接触面产生了明显的x向和y向位移及其偏移、非共轴角、剪切柔度和剪切耦合效应,呈现出显著的三维特性。切向应力幅值达到临界应力幅值时,接触面切向位移幅值及剪切柔度峰值随循环剪切基本保持不变;剪切柔度初始峰值与非共轴角稳定值存在对立统一关系。切向应力幅值主要影响接触面力学特性参数数值,对其之间关系形式影响很小。切向应力幅值越大,接触面x向和y向位移幅值越大,向负向偏移程度越大;非共轴角稳定值越小,剪切柔度峰值越大。非共轴角稳定值、剪切柔度初始峰值与切向应力幅值间存在良好的关系,可用建议的计算公式进行描述,为接触面三维力学特性的本构建模奠定了基础。     

湿热地区高黏度改性沥青路用性能研究

文中针对南方湿热地区的特点,研究该区域透水沥青路面用高黏度改性沥青制备,分析其路用性能,着重关注不同改性剂对湿热地区高黏度改性沥青性能的影响。以60℃动力黏度、多应力重复蠕变试验获得不可恢复柔量和恢复率分析高黏度改性沥青高温性能;以弯曲梁流变仪测定其低温劲度模量;以拉拔强度分析其抗水损害能力,同时以沥青混合料的冻融劈裂强度比TSR进行验证。结果表明:高黏度改性沥青高温性能随废胶粉掺量增大而增大,但拉拔强度则降低,且其掺量超过10%后对沥青低温性能有损伤;SBS掺量越大,沥青高低温性能均有所提高,但超过6%,沥青拉拔强度降低,不利于黏结。因此,应用于湿热地区的高黏度改性沥青,其聚合物改性剂存在最佳范围。     

重塑粉质黏土的剪切蠕变特性及本构模型研究

通过室内三轴试验,对重塑粉质黏土的剪切蠕变特性进行研究,分析了粉质黏土在不同偏应力水平下和不同偏应力分级方式下的蠕变变形特性。试验表明,粉质黏土的偏应变蠕变变形与对数时间关系具有明显的非线性;在同样的剪切应力水平下,不同的加载分级方式对试样的最终偏应变量有明显的影响,加载分级越多,最终的偏应变量越小。基于试验数据,建立了适合描述重塑粉质黏土蠕变特性的双曲线模型,并对模型参数的物理意义和取值方法进行了讨论。分析表明,模型参数的取值与应力水平及试样的初始孔隙比有关;结合试验结果,给出了粉质黏土剪切蠕变双曲线模型参数取值建议。