预切口沥青混合料小梁疲劳试验研究

沥青路面在初始裂纹形成后的裂纹扩展规律对于沥青路面的设计和养护具有重要的理论与实践意义。基于疲劳断裂力学原理,对沥青混合料小梁进行了疲劳裂纹扩展试验,研究了复合型裂纹的扩展规律。结果显示,对于I—II复合型裂纹,扩展初期表现出复合裂纹扩展特性,随着裂纹的继续扩展,表现出I型裂纹特征;随着预切口到加载中心距离的增大,沥青混合料小梁的疲劳寿命增大;对于连续级配沥青混合料,最大粒径越大,小梁的疲劳寿命越长。     

沥青混合料常应变小梁弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC13、AC20、ATB25三种类型沥青混合料试件进行了常应变三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶浆,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;在应变控制模式下,沥青混合料的疲劳寿命随温度的升高而显著延长;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

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。     

沥青混合料拉伸疲劳试验下疲劳损伤特性研究

利用MTS810型电液伺服试验系统对沥青混凝土小梁试件在低温下进行了常应变的等应变率加载模式的拉伸疲劳试验.试验时按三角波形加载,并考虑了不同拉伸应变水平.由试验结果得到了不同应变水平下的沥青混合料峰值拉伸应力值并计算了每个循环内的耗散能.由疲劳试验结果结合能量原理提出了一种考虑拉伸应变水平的疲劳损伤模型.     

沥青混合料疲劳损伤的研究

以累积损伤为基础理论，根据六种沥青混凝合料的劈裂疲劳试验结果建立了反映疲劳特性的能量方程，分析了疲劳损伤机理及疲劳破坏过程中能量的累积规律，为建立沥青混合料损伤破坏统一型奠定基础。     

考虑松弛的沥青混合料疲劳损伤累计模型研究

根据应变控制疲劳试验的受力特点,通过分解沥青混合料应变,控制疲劳试验输入和输出响应,分析沥青混合料应变控制疲劳试验过程中的松弛现象.基于损伤力学和粘弹理论,分析由应力松弛引起的疲劳损伤和演化规律,建立考虑应力松弛沥青混合料疲劳损伤累计模型.相同条件下一组大样本疲劳试验结果与模型计算结果的对比表明,提出的损伤演化模型不仅拟合效果良好,且揭示沥青混合料在重复载荷作用下初期模量衰减的粘弹非线性本质,有利于沥青混合料疲劳研究和寿命预测.     

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。     

基于离散元法的沥青混合料虚拟疲劳试验方法

为了从细观角度深入分析沥青混合料疲劳机理,运用离散元方法实现了沥青混合料小梁试件的虚拟疲劳试验。首先,根据概率理论,建立了由混合料三维体积级配至沥青混合料二维数字试件数量级配推导公式;接着,根据蒙特卡洛方法,编制了考虑集料不规则形状的沥青混合料二维数字试件生成程序,以此生成了沥青混合料二维数字试件;然后,结合离散元基本原理,提出了包括沥青混合料离散元模型的建立、离散单元的接触模式选择和疲劳失效判断标准在内的一整套沥青混合料虚拟疲劳试验方法;最后,进行了沥青混合料小梁疲劳试验,并与基于离散元方法的虚拟试验结果进行了比较分析。研究结果表明,虚拟试验结果与真实试验结果相差无几,所建立的虚拟疲劳试验方法可以作为沥青混合料疲劳性能分析的辅助手段。     

应力吸收层沥青混合料的力学性能评价

为评价应力吸收层沥青混合料的力学性能,在室内试验测定沥青材料技术性能的基础上,基于马歇尔设计法,针对齐鲁70#沥青、稳定型橡胶改性沥青及应力吸收沥青设计了三种砂粒式应力吸收层沥青混合料。通过基本性能试验系统测定应力吸收层沥青混合料的动态模量,并建立动态模量和相位角的主曲线,主要探索了以齐鲁70#、稳定型橡胶改性沥青及应力吸收沥青作为胶结料的应力吸收层沥青混合料的力学特性。结果表明,稳定型橡胶改性沥青和应力吸收沥青作为胶结料用于应力吸收层均有良好的力学性能。     

海泡石/玄武岩纤维复合沥青混合料性能研究

从海泡石纤维和改性玄武岩纤维的微观结构特性出发，进行海泡石／玄武岩复合纤维增强沥青复合材料的制备．通过路用性能试验，研究了海泡石纤维和改性玄武岩纤维对沥青混合料性能的影响以及结合机理．结果表明，添加适当量海泡石和改性玄武岩纤维可以制备性能优良的纤维复合沥青混合料．海泡石纤维对沥青表现极强吸持能力，有效调节沥青质与胶浆的含量．改性玄武岩纤维在沥青中主要起加固和改善混合料的作用．两种纤维的添加，使沥青混合料的高温变形性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等显著提高。     

羽毛纤维加筋沥青及沥青混合料的性能分析

在沥青混合料中尝试利用废弃羽毛替代传统纤维以便保护环境。在实验室内首先对羽毛老化温度进行了试验;其次对制备的羽毛沥青胶浆进行针入度、软化点和延度测试;然后在不同羽毛用量下,对羽毛加筋沥青混合料进行马歇尔设计,最后在最佳沥青用量下,对羽毛加筋沥青混合料开展性能试验。结果表明:羽毛可以承受普通施工温度而不老化;羽毛纤维能够改善沥青的针入度与软化点,但是羽毛含量超过1%将显著降低延度;羽毛含量每增加0.5%,最佳沥青用量将增加0.2%;羽毛可以改善马歇尔稳定度、抗水损害性能、抗车辙性能与抗分散性能。     

胶粉复合改性沥青混合料疲劳性能试验研究(“研究生论坛”稿件)

摘 要：为了提高橡胶沥青混合料的抗疲劳开裂性能,将SBS与胶粉复合进行沥青改性,制备不同配比的胶粉-SBS改性沥青,然后以“干拌”方式掺入玄武岩纤维制备胶粉复合改性沥青混合料,通过四点弯曲疲劳寿命试验全面分析了14种沥青混合料的疲劳寿命与劲度模量,对其抗疲劳开裂性能与自愈合能力进行综合评价。结果表明：2%SBS+14%CR沥青胶结料疲劳因子在不同温度下普遍较小,其疲劳性能明显优于其他配比的沥青胶结料;混合料Ⅱ的疲劳寿命最大、Ⅶ其次,且均远大于其他混合料;混合料Ⅶ的疲劳寿命恢复率最大、AR与Ⅱ其次;混合料Ⅶ的劲度模量恢复率最大,Ⅱ其次。因此,在橡胶沥青混合料中掺入适量的SBS改性剂与玄武岩纤维,可以获得较强的疲劳寿命与最强的自愈合补偿能力,其最佳质量配比为m基质沥青：m胶粉：mSBS=100：14：2与m矿料：mBF=1000：3。     

玄武岩纤维沥青混合料车辙行为试验研究

基于纤维提高沥青混合料路用性能这一优点,选用新型的路用玄武岩纤维,分别对基于基质沥青平台和改性沥青平台的纤维沥青的性质和沥青混合料的路用性能进行了研究。通过沥青混凝土相关材料性能试验和车辙试验证明玄武岩纤维的加入有效地提升了沥青混合料的抗永久变形能力。     

动水作用下沥青混合料疲劳性能变化

为研究不同材料组成下沥青混合料抗疲劳性能受动水作用的影响,开发了模拟沥青路面受水、荷载、温度共同作用的室内试验设备并提出了试验方法.将6%、10%、14%3种空隙率,AC-16、SMA-16、SAC-16 3种级配,A-90、A-110、A-130 3种沥青组合成7种沥青混合料;对比分析其动水作用前后的应力疲劳方程参数变化.结果表明:7种沥青混合料动水作用后的疲劳性能均有不同程度衰减.疲劳荷载作用下,动水作用后的混合料沥青膜更易剥落.10%空隙率是AC类混合料的较不利空隙率;其疲劳寿命的衰减程度最大且应力敏感性增加.10%空隙率时,悬浮结构沥青混合料抗疲劳性能受动水作用影响要比骨架结构的大,高标号沥青混合料所受影响比低标号的大.     

不同类型纤维对环氧沥青混合料性能影响研究

为改善环氧沥青混合料的路用性能,选用对沥青性能敏感的纤维材料,研究纤维类型对环氧沥青混合料性能的影响规律。选取不同公称最大粒径常用AC级配:AC-10、AC-13、AC-20,研究纤维类型对不同AC级配环氧沥青混合料性能的影响规律。结果表明:掺加不同类型的纤维均可以明显改善其各项使用性能,其中低温抗裂性、抗疲劳性能提高幅度最大;随着级配公称最大粒径的减小,除高温稳定性之外的其余各项路用性能均出现一定程度的提高,掺加纤维的改善效果也逐渐增强;聚酯纤维对其水稳定性改善效果较好,而玄武岩纤维对其抗疲劳及抗开裂性能改善效果较好。     

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及影响因素

为研究乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能关键影响因素,采用应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,分析应力水平、水泥用量、旧料(relaimed asphalt pavement,RAP)掺量、乳化沥青类型及乳化沥青用量等因素对冷再生混合料疲劳性能的影响规律,最后,基于灰关联熵分析,对各影响因素进行了量化与比较.结果表明:乳化沥青针入度指标、RAP掺量对乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命影响最为显著,乳化沥青用量、乳化沥青延度指标影响次之,应力水平、水泥用量影响最小.     

沥青混合料用纤维性能分析

试验对比分析了木质素纤维、腈纶纤维、聚酯类纤维和矿物纤维四种常见的沥青混凝土路用纤维的性能．研究表明,纤维能显著改善沥青混凝土的材料性能,但不同纤维的性能及其改善作用存在较大的差异．腈纶纤维对改善沥青混凝土的高温性能、低温性能、水稳定性效果最好,其次为聚酯纤维,木质素纤维的最差．矿物纤维虽然有天然的性能优势,但在混合料中的性能却表现一般,因此,路用纤维的选择必须结合其在沥青混合料中的性能综合确定．     

沥青混合料用纤维性能分析

试验对比分析了木质素纤维、腈纶纤维、聚酯类纤维和矿物纤维四种常见的沥青混凝土路用纤维的性能.研究认为,纤维能显著改善沥青混凝土的材料性能,但不同纤维的性能及其改善作用存在较大的差异.腈纶纤维对改善沥青混凝土的高温性能、低温性能、水稳定性效果最好,其次为聚酯纤维,木质素纤维的最差.矿物纤维虽然有天然的性能优势,但在混合料中的性能却表现一般,因此,路用纤维的选择必须结合其在沥青混合料中的性能综合确定.     

沥青混合料应变-寿命疲劳方程研究

在国内外研究成果基础上,提出了合理可行的沥青混合料直接拉伸疲劳试验中试件尺寸、失效判据、控制方式、加载频率和试验温度等条件.基于不同应变水平的疲劳试验结果,分析了平均应力影响,建立了沥青混合料应变—寿命疲劳方程,可作为疲劳开裂寿命预估的依据,并提出了沥青混合料疲劳开裂拉应变的阀值和极限值.利用沥青混合料直接拉伸疲劳试验得到的应变—寿命疲劳方程能更好体现沥青混合料的疲劳特征,其疲劳开裂拉应变的阀值和极限值能充分反映沥青混合料疲劳破坏的过程.