温度条件对沥青混合料试体性能的影响

对60,50,43℃及干冰、水冰温度条件下钻芯取得的沥青混合料进行了表观密度、空隙率、间接抗拉刚度模量和水稳定性试验研究.结果表明:取样温度条件对试体的表观密度和间接抗拉刚度模量具有显著的影响,随着取样温度的下降,试体表观密度和间接抗拉刚度模量显著增加,空隙率显著下降;高温取样试体易受剪切力的影响,间接抗拉强度较低;低温取样试体由于其混合料黏结紧密,不易受剪切力的影响,间接抗拉强度相对较高;水冰取样时,由于水冰受热融化通过沥青混合料空隙渗入结构内部,对试体的水稳定性产生影响.     

砂石孔隙率对沥青混凝土性能影响的实验研究

在影响沥青混凝土性能的众多因素中,砂石的孔隙率是其中一个十分重要的因素。我们经过实验研究发现,孔隙率的不同,会引起沥青混凝土的不同程度上的形变与破坏。孔隙率小,沥青混凝土的间接抗拉刚度模量跟在所加载的压力范围内的负载,会形成一种直线的关系,因而沥青混凝土就会呈现出一种弹性的状态;孔隙率大,沥青混凝土的间接抗拉刚度模量跟在所加载的压力范围内的负载,会形成一种非直线的关系,因而沥青混凝土就会呈现出一种塑性形变的状态。     

基于分形理论半柔性沥青路面低温性能研究

为评价灌注式半柔性路面结构的抗低温性能,通过对S1~S5不同矿料级配组合配制空隙率为28%的基体沥青混合料进行低温抗裂性能测试,采用分形理论计算了沥青混合料基的分形维数,根据沥青混合料低温抗裂试验结果建立其与劈裂强度、破坏拉伸应变以及劲度模量之间的回归关系。结果表明:S1~S5不同矿料级配的分形维数具有一定的线性相关性;沥青混合料基灌注式半柔性材料的劈裂强度与破坏拉伸应变随着矿料组的变化先增大后减小,劲度模量先减小后增大,根据回归公式,可以对不同矿料级配组合配制空隙率为28%基体沥青混合料的低温抗裂性进行预测。     

回收沥青混合料疲劳性能的室内试验评价

介绍了采用高性能间接拉伸试验和小梁疲劳试验来评价热拌沥青混合料疲劳性能的室内研究结果。研究中制备了具有不同含量回收沥青路面的几种热拌沥青混合料,混合料含同一来源的集料(石灰石)和一种结合料。疲劳试验中测试了间接拉伸强度、破坏应变、韧性指数、回弹模量、DCSEf、能量比、平稳值和破坏时荷载循环次数。结果表明:只要遵循正确的步骤,高性能间接拉伸试验与小梁疲劳试验在对混合物疲劳性能的分级方面基本一致。     

室内外老化沥青混合料动态模量评价

为对室内外老化条件下沥青混合料的动态模量特征进行比较和评价,按照北京市五环路上、中、下3个面层的结构与材料类型,在室内成型SMA-16,AC-25,AC-30沥青混合料试件,分别进行不同老化程度下的间接拉伸疲劳试验,根据时-温等效原理建立不同老化程度沥青混合料的动态模量主曲线,并与室外自然老化13a的沥青路面芯样进行对比,研究室内外老化的关系.结果表明:老化效应对沥青混合料动态模量的影响随试验温度升高而逐渐增强;沥青混合料动态模量对老化效应的敏感程度依次为:AC-25AC-30SMA-16;间接拉伸试验条件下3种沥青混合料室内外老化的动态模量主曲线差异不大,可以通过室内老化试验对室外路面沥青混合料的动态模量进行评价.     

沥青混合料动态压-拉双模量及其在路面响应分析中的应用

沥青混合料层模量是沥青路面响应分析的必备参数,其数值的准确性关乎路面设计结果的可靠性。受骨料嵌挤作用的影响,沥青混合料在承受压应力与拉应力时模量表现不同。文章旨在从双模量的角度分析沥青混合料的动态压-拉模量特征,并将压-拉双模量用于路面响应预测,探讨双模量体系下的路面响应特点。首先,基于双模量框架下的有限元模型,建立间接拉伸试验中沥青混合料压 拉双模量、泊松比的计算方法;其次,以一种密级配混合料(AC-13)为例,分析沥青混合料在不同温度与加载频率下动态压-拉双模量、压-拉泊松比与单模量、单泊松之间的差异性;最后,将所确定的压 拉模量及泊松比用于路面沥青层力学响应预测,并与现有的单模量体系下的预测结果进行对比,分析单、双模量两类体系下路面力学响应的特点及其联系。研究表明,AC-13混合料压模量主曲线在全频域内均明显高于拉模量主曲线;单模量体系计算的模量主曲线更接近于压模量主曲线,且所计算的泊松比在中高温时失效;混合料压 拉模量比值分布在1.6～4.0,随温度升高而升高。与双模量体系下路面响应计算结果相比,现有单模量体系模型低估了柔性路面沥青层应变响应及柔性/半刚性路面沥青层的最大剪应力响应,而弯沉响应计算结果具有较好的一致性。研究成果可为考虑材料压、拉模量差异性的路面设计提供参考。     

沥青混凝土水稳定性深入研究

影响沥青混凝土水敏感性的因子有很多,包括材料性质、沥青混合料性质、施工质量及交通与环境条件。水的扩散及沥青混合料空隙率为重要影响因素。许多实验室以不同试验方法评估沥青混凝土水侵害的行为,较常用试验方法包括煮沸试验、马歇尔抗拉强度试验、浸没试验、修正Lottman试验等。以上这些试验方法简单操作,而其有效性仍无法提供沥青混凝土水侵害破坏的机制。本研究目的是在实验室分别制作8%及11%空隙率的密级配沥青混凝土试件,并施予70~80饱和度,进行动态模量试验及获得动态模量主曲线,并探讨在不同空隙率下沥青混凝土的水敏感性。试验结果表明,空隙率与水饱和越小,模量衰减程度较大,表示应力松弛较快,抗裂性较佳,水敏感性较佳。     

采用旋回式车辙试验仪评价排水沥青混合料的抗扭转性能

扭转导致集料飞散是排水沥青混合料常见的病害之一。采用旋回式车辙试验仪评价影响排水沥青混合料抗扭转性能的因素,包括胶结料类型、级配类型和空隙率、碾压温度与次数、分块施工等施工工艺因素,以及温度、旋转半径、荷载等使用条件因素。结果表明,采用性能更优的高黏度改性沥青可以提高抗扭转性能,密级配沥青混合料的抗扭转性能优于排水沥青混合料,减小空隙率提高抗扭转性能;降低碾压温度、减少碾压次数、分块施工会影响抗扭转性能;温度升高、转弯半径减小、荷载增大会影响抗扭转性能。最后提出提高排水沥青混合料抗扭转性能的方法。     

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.     

SBS沥青混合料疲劳自愈合影响因素分析

通过四点弯曲疲劳试验,选用ASTM D7460中的NfNM疲劳判断标准,采用单因素对比分析法对SBS改性沥青混合料疲劳自愈合能力的3类影响因素(混合料特性、荷载条件、自愈合条件)进行系统研究,对自愈合补偿后的SBS改性沥青混合料的疲劳行为方程进行回归拟合.结果表明:SBS沥青混合料疲劳自愈合效率与沥青用量、自愈合时间成正比,与试件的空隙率、破坏程度及应变量大小成反比;在SBS掺量(质量分数)为6.0%,自愈合温度为50℃,荷载强度为5kPa时,SBS沥青混合料疲劳自愈合效率达到最佳;考虑自愈合补偿后的SBS改性沥青混合料疲劳次数与应变量大小、沥青用量及空隙率存在很好的相关性.     

基于CT图像的混凝土细观结构的有限元重建

基于CT扫描得到的图像,结合图像数字处理技术,对混凝土的真实细观结构进行了重建,并将其导入有限元软件之中,建立了更能准确表征混凝土细观非均质性的二维数值试件,尤其是考虑了孔隙对混凝土拉应力分布的影响,从而弥补了传统数值方法中采用虚拟随机混凝土骨料模型的不足.通过几种不同情况的劈裂试验的对比.可以发现,是否考虑非均质性和孔隙将会对计算结果产生很大的影响,考虑了混凝土的非均质性和孔隙后,拉应力分布并不是均质条件下的中心对称均匀分布,而是有大量应力集中现象,主要出现在骨料、砂浆基质和孔的交界处,拉应力沿加载方向呈波动状变化,最大拉应力出现在孔隙和砂浆基质的交界处,而不是出现在沿加载方向直径的中心附近.     

原状与重塑黄土抗拉强度差异性研究

轴向压裂法是一种间接测定土体抗拉强度的试验方法,本文通过该法分析了原状黄土抗拉变形破坏的一般规律以及试样破坏类型。探讨了原状与重塑黄土的劈裂角以及在强度参数比方面(无侧限抗压强度与抗拉强度比以及粘聚力与抗拉强度比)的差异性。结果表明:原状黄土根据抗拉应力-贯入深度曲线走势将变形破坏模式分为3类:弹性变形破坏无残余应力、弹性破坏有残余应力、塑性破坏;原状与重塑黄土在强度参数比方面也存在较大差异。另外,原状黄土劈裂角(α)略小于重塑黄土且均与内摩擦角(φ)呈互补关系;抗拉强度计算公式中的系数K=tan(2α+φ)对于原状黄土建议取值为1.5,对重塑黄土建议取值为2.0。     

基于分子动力学两集料间沥青的拉伸黏附机理

基于分子动力学(MD)模拟,建立了两集料间沥青的模型,研究了拉伸速率、温度对沥青-集料界面拉伸应力-位移曲线的影响,从原子尺度分析了沥青-集料界面的拉伸破坏形式和黏附机理,同时通过拟合拉伸应力-位移曲线,提出了适用于宏观数值分析的内聚力模型.结果 表明:当拉伸应力超过应力峰值后,沥青-集料的破坏由以黏附破坏为主转变为以黏聚破坏为主;拉伸速率越大,应力峰值越大;温度越高,应力峰值越小;沥青在拉伸应力达到应力峰值之前保持弹性状态,此时变形可逆,当拉伸应力超过应力峰值后,受到的损伤不可逆.     

TPS改性剂对透水性沥青混合料老化性能的影响

通过对不同TPS改性剂掺量的透水性沥青混合料进行短、长期老化,采用间接拉伸试验检测老化前后沥青混合料的力学性能,来评价TPS改性剂掺量对透水性沥青混合料老化性能的影响。结果表明,随着TPS掺量增加,透水性沥青混合料抗老化性能呈下降趋势。     

基于数字图像处理技术的沥青混合料分形特性

基于数字图像处理技术,以直观的沥青混合料体积组成为研究对象开展了沥青混合料的分形特性研究.分析说明了沥青混合料中的集料颗粒、空隙和矿料间隙都具有典型的分形特性,并给出了相应的分形维数计算方法.试验结果表明,采用小岛法可以定量描述集料颗粒和空隙的分形特性,利用计盒维数法能够描述荷载作用下沥青混合料中矿料间隙的分形特性.     

Minimum voids in mineral aggregate in hot-mix asphalt based on asphalt film thickness

This study is aimed at determining the relationship between asphalt film thickness and aging characteristics of various hot-mix asphalt (HMA) mixtures. Resilient modulus and indirect tensile strength tests were conducted on the Superpave Gyratory-compacted specimens with five different asphalt film thicknesses in order to determine an optimum asphalt film thickness. From the relationships between the asphalt film thickness and resilient modulus and indirect tensile strength test values of the short and long-term aged samples, optimum asphalt film thickness has been determined about 9–10 μm. The minimum void content of mineral aggregate (VMA) to obtain this optimum asphalt film thickness can be calculated as 15.2%.     

Influence of truck load channelization on stripping in asphalt mixtures

The influence of load channelization on stripping was investigated using cores and block samples from a heavily loaded highway. The original 80/100 asphalt (virgin and RTFOT aged) was characterized using conventional methods. Stripping of mixtures was measured using ASTM D1664 and that of cores using visual diametral plane rating and loss in indirect tensile strength due to soaking. The pore saturation and air voids were found to be influenced by ground water level and wheel track location across traffic lanes. Stripping was rated higher in the wheel paths than between wheel paths, especially in shallow water table areas where it was observed to be 82% higher, implying possible dependency of stripping on channelization. To enhance resistance to moisture damage, it is recommended that Hot Mix Asphalt surfaces in areas with shallow water tables be designed to a more favorable refusal density.     

车轮荷载作用下双工字钢组合梁桥横桥向 焊钉拉拔效应

针对双工字钢组合梁在车轮荷载作用下引起的钢混界面横桥向掀起效应导致焊钉出现拉拔应力的问题展开讨论,为分析此效应对双工字钢组合梁焊钉受力的影响从而为焊钉布置提供参考,对2×35 m双工字钢组合连续梁的焊钉拉拔应力分布规律及影响因素进行了研究。分析了6种采用不同单元类型、焊钉模拟方式、接触关系的ABAQUS有限元模型组合梁钢混界面横桥向掀起效应计算结果,通过对比已有文献中的试验结果,确定了合理的有限元模拟方法。基于此方法,分析了车轮荷载作用位置、加劲肋与横梁设置形式对焊钉拉拔应力沿纵横桥向分布的影响; 研究了横梁位置、桥面板厚度与主梁间距比、焊钉横桥向间距对焊钉拉拔应力的影响并讨论了焊钉拉拔应力对各参数的敏感性。结果表明:加劲肋限制了钢梁上翼缘随桥面板变形,导致焊钉产生明显拉拔应力; 焊钉应力沿纵桥向衰减速度很快; 设置横梁能减小双工字钢组合梁的侧向变形,导致焊钉拉拔应力大幅提高,最多能提高317.97%; 焊钉拉拔应力随着桥面板厚度与主梁间距比增大而逐渐减小,随着横梁中心线距钢梁上翼缘距离的增大呈现出先增大、后不变、最后略微减小的趋势,随焊钉横向间距增大出现先增大后减小的现象; 各参数中,桥面板厚度与主梁间距比对焊钉拉拔应力数值的影响最为显著; 根据焊钉拉拔应力分布规律及影响因素,建议应适当加密双工字钢组合梁加劲肋与横梁附近的焊钉。     

基于分形理论的混凝土气泡分布特征研究

依托分形理论的盒维数概念,建立了气泡分布分形模型,提出了气泡分布分形维数计算方法。通过快速冻融循环试验和气泡结构分析试验测定了多组混凝土的抗冻性和气泡结构,分析了掺合料和引气剂对混凝土气泡分布特征的影响,得出了气泡分布特征随掺合料种类和引气剂掺量的变化规律。最后,分析了气泡分布分形维数与相对耐久性指数的关系,结果显示二者具有较高的正相关性,说明气泡分布对混凝土抗冻性有重要影响,可以将气泡分布分形维数作为气泡特征参数用以评估混凝土的抗冻性。