乳化沥青水泥稳定碎石混合料的疲劳性能试验

为研究不同乳化沥青掺量下水泥稳定碎石混合料的疲劳性能,对室内静压成型的中梁试件进行了四点弯拉疲劳试验,并基于Weibull分布建立了乳化沥青水泥稳定碎石混合料的疲劳寿命预估模型.结果表明:掺入乳化沥青后,水泥稳定碎石混合料的弯拉强度略微降低,但弯拉变形和弯拉应变功显著增大;混合料的疲劳寿命在低应力水平下明显提高,在高应力水平下近似不变,乳化沥青的掺入有效提高了水泥稳定碎石混合料的疲劳性能.     

沥青路面结构应变及疲劳寿命研究

为了分析和预估沥青路面的沥青层损伤及沥青路面疲劳寿命情况,利用Bisar软件,分析了不同结构的沥青层底最大弯拉应变指标,并采用设计弯沉与容许弯沉反算出沥青路面的疲劳寿命。结果表明:本次沥青路面结构的大修设计满足长寿命沥青路面对常温下极限应变的要求,而高温下,沥青路面有可能发生沥青层的疲劳损伤;标准荷载作用下,三种沥青路面的疲劳寿命的数量级均为109,其数值远大于设计年限内的预估交通量,因此,本次设计的沥青路面的承载力满足要求。     

SBS改性沥青混合料疲劳极限拉应变研究

为了证实和确定SBS改性沥青混合料疲劳极限标准,通过控制应变的小梁疲劳试验,研究了SBS改性沥青混合料疲劳寿命随拉应变水平的变化规律,拉应变水平的变化模拟了实际路面沥青层厚度变化对层底拉应变的影响.结果表明:当拉应变水平较高时,沥青混合料疲劳寿命有限;随着拉应变水平降低,疲劳寿命逐渐增大,且拉应变水平越低,增幅越大;当拉应变水平由400×10-6向100×10-6变化时,疲劳曲线在200×10-6处有明显的转折,此后,随着拉应变水平进一步降低,疲劳曲线明显变得平缓,呈现典型的渐近线特征,这证实了SBS改性沥青混合料存在疲劳极限这一假设;基于交通发展、设计年限和经济性,通过理论计算,建议SBS改性沥青混合料疲劳极限拉应变可以采用140×10-6.     

基于统计学的再生沥青混合料疲劳寿命研究

为研究沥青路面回收料(RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程回归参数的关系。结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性均大于95%,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性(并)不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变试验温度 RAP掺量试验频率;通过|k|,m值对疲劳寿命随因素变化的分析结果与疲劳寿命随因素变化趋势相同,通过|k|与m值对再生沥青混合料抗疲劳性能进行分析更全面、准确。此外,分析发现,基于应变的疲劳方程的回归参数|k|与m值和RAP掺量存在线性关系,研究再生沥青混合料疲劳寿命时,可将RAP掺量引入疲劳方程。     

复合式基层沥青路面的寿命预估方法

用Shell法、规范法、AASHTO法对设置ATB沥青碎石基层的复合式沥青路面进行了寿命预估,并进行了总结分析,结果表明：应用三种方法预估的复合式基层沥青路面的寿命差别很大,大小排序为Shell法〉规范法〉AASHTO法,推荐采用弯沉、拉应变控制沥青层疲劳开裂、拉应力控制无机结合料的疲劳开裂三种方式预估复合式基层沥青路面的寿命。     

半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估

为分析半刚性基层沥青路面疲劳寿命的影响因素,拟定典型路面结构,选取沥青层底拉应变、半刚性基层层底拉应力和土基顶面压应变三个力学指标,利用有限元软件进行沥青路面疲劳寿命预估,得出荷载大小与疲劳寿命的关系以及相同荷载条件下与不同力学指标疲劳寿命之间的大小关系,对如何减少疲劳损坏及沥青路面结构设计提供参考依据。     

考虑骨料类型的沥青混合料疲劳预估模型

为了更准确预测不同骨料类型沥青混合料的疲劳性能,本研究基于JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》中的疲劳预估模型(JTG模型)进行了深入探讨。采用均匀试验设计法,对AC-16C型沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验。通过67组玄武岩、石灰岩和花岗岩沥青混合料的疲劳数据,对JTG模型参数进行了修正。研究发现：(1)简化的JTG模型适用于沥青混合料疲劳寿命预估,不同骨料类型对模型参数a的取值有影响;(2)玄武岩沥青混合料疲劳寿命最长,石灰岩最短,花岗岩居中;(3)修正后的JTG模型与实际疲劳试验数据高度吻合。本研究为沥青混合料的疲劳性能提供了更为精确的预估模型。     

沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究

通过应变控制四点弯曲疲劳试验,变化加载频率分析沥青混合料的即时自愈合,变化愈合温度、时间、荷载和损伤程度分析沥青混合料的后期自愈合.结果表明:沥青混合料的即时自愈合伴随加载产生,愈合效果为SBS-AC13TB-AC13基质-AC13;愈合温度、时间、荷载对沥青混合料的后期愈合具有正面作用,而损伤程度具有负面作用;橡胶沥青混合料疲劳寿命对自愈合条件的依赖性小于SBS沥青混合料,对沥青用量变化敏感性低于SBS沥青混合料;橡胶沥青混合料的劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率,且疲劳寿命恢复率的离散性较大,劲度模量恢复率的离散性较小.     

浇注式沥青混凝土疲劳寿命的能量法

根据应变控制模式下的4点弯曲疲劳试验方法,用能量法研究了浇注式沥青混合料抗疲劳性能。通过多个应变水平下的疲劳试验,得出浇注式沥青混凝土的疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标下的线性关系。并回归出了浇注式沥青混合料在不同应变水平下疲劳寿命预测方程。用Maxwell模型分析了浇注式沥青混合料疲劳破坏与能量耗散的关系,并将滞后回线和滞后角引入到浇注式沥青混合料疲劳性能研究中,得出滞后角大的混合料有更好的抗疲劳性能。     

沥青混合料疲劳性能的能耗分析方法研究

针对现有的沥青混合料疲劳寿命的评价方法，对能耗法的公式进行了详细推导、论证，建立了反应沥青混合料疲劳特性的能量方程，并通过实例对能耗法进行试算，结果表明，控制应变试验的耗散能与应变比存在幂指数关系。     

就地热再生沥青混合料疲劳寿命试验研究

通过马歇尔试验确定了施工现场取样就地热再生沥青混合料新旧料比为2:8的AC-13配合比.并测试不同温度、应变环境时的疲劳寿命.结果表明就地热再生沥青混合料的疲劳寿命较短,但仍具有良好的疲劳寿命,疲劳寿命与初始弹性模量和应变大小具有良好的双对数线性回归关系,并以此可建立三种沥青混合料的修正疲劳方程.     

玄武岩纤维高模量沥青混合料疲劳性能试验研究

为探讨玄武岩纤维和高模量改性剂在提高沥青混合料抗疲劳性能方面的适用性,选取AC-20C级配,对比分析了基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料、玄武岩纤维沥青混合料、高模量沥青混合料以及玄武岩纤维高模量沥青混合料在不同应变水平下的疲劳寿命次数。结果表明:玄武岩纤维和高模量改性剂对沥青混合料的疲劳性能改善明显。     

沥青混合料的疲劳性能及评价标准研究综述

根据沥青路面的破坏机理,分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素,对沥青混合料疲劳寿命的预估方法——Cooper-Pell法、能量法、美国沥青学会法和CRR法进行了介绍,并指出充分了解沥青路面疲劳性能与建立相应的评价标准对沥青路面的使用具有重要意义。     

掺不同温拌剂沥青混合料的动态模量及疲劳特性

应用简单性能试验机(SPT)分别对掺不同温拌剂(Leadcap,Sasobit和ZQ-WB3温拌剂)沥青混合料及热拌沥青混合料在不同温度和加载频率时的动态模量、相位角进行测定与研究,并通过四点疲劳试验(应变控制模式)分析掺不同温拌剂沥青混合料的疲劳寿命.结果表明:随着温度降低或加载频率升高,掺不同温拌剂沥青混合料的动态模量增大;温度为37℃或54℃时,掺Leadcap或Sasobit温拌剂沥青混合料相位角出现峰值时的加载频率较掺ZQ-WB3温拌剂沥青混合料小;温拌剂对沥青混合料疲劳寿命有很大影响,掺ZQ-WB3温拌剂沥青混合料平均疲劳寿命最短,掺Leadcap温拌剂沥青混合料平均疲劳寿命最长.     

钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性的损伤力学分析

用损伤力学原理及方法,从力学近似法角度分析了单纯的沥青混合料铺装层矩形截面梁疲劳损伤特性,推导出梁的应变场和疲劳寿命预测公式。按抗弯刚度等效简化原则,将疲劳试验复合梁模型中的实际桥面用钢板简化为沥青混合料铺装层叠加到下面的沥青混合料铺装层上,共同组成准单纯的沥青混合料铺装层矩形截面梁,应用该原理及方法推导出梁底缘的应变场,以南京长江第二大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装体系复合梁疲劳试验为例,进一步推导出复合梁的疲劳寿命预测公式。通过实例分析,表明损伤力学原理及方法可用于分析钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性,其疲劳寿命预测结果是较为精确的,它的实际应用还需给出相应的修正,此外指出了环氧沥青混凝土铺装具有很好的抗疲劳性能。     

浇注式沥青混合料疲劳特性研究

根据四点弯曲疲劳试验曲线特征,将浇注式沥青(GA)混合料劲度模量随加载循环次数的累积过程分为3个阶段,并将宏观力学性能发生剧烈变化的第3阶段定义为沥青混合料疲劳裂缝出现区域.试验研究了应变水平、沥青用量和试验温度与沥青混合料劲度模量和疲劳寿命的关系,结果显示:第1阶段GA混合料劲度模量衰变至初始劲度模量的80%左右,占总疲劳寿命的5%～10%;第2阶段劲度模量衰变较为缓慢,与加载次数呈线性关系,占总疲劳寿命的70%～85%;第3阶段占总疲劳寿命的5%～10%.较高应变水平下GA混合料也有非常好的疲劳耐久性;增大沥青用量不能显著提高GA混合料的疲劳寿命;GA混合料疲劳寿命对温度非常敏感,且随着温度的升高而增加.     

树脂改性半刚性面层疲劳寿命预估

对树脂改性半刚性面层复合材料疲劳寿命的影响因素进行分析。分别分析了劲度、压实度、空隙率及水泥砂浆与沥青混合料的粘结性对疲劳寿命的影响。对半刚性面层疲劳寿命进行预估,分别考虑了荷载间歇时间、裂缝扩展过程、行车荷载横向分布系数、不利季节天数等凶素的影响,对疲劳方程进行了修正,得出了半刚性面层疲劳寿命预估方程,以能将室内疲劳方程的结果更好地应用于实际路面。     

泡沫沥青稳定碎石混合料疲劳特性的试验研究

采用应力控制模式疲劳试验,探讨了泡沫沥青稳定碎石混合料疲劳特性及其影响因素,分析了泡沫沥青、水泥和级配组成对该混合料疲劳特性的作用,比较了泡沫沥青稳定新集料混合料与泡沫沥青再生混合料、热拌沥青稳定碎石混合料的疲劳特性.结果表明:泡沫沥青和水泥对泡沫沥青稳定碎石混合料的疲劳寿命有着显著的影响;细级配组成有助于提高该类混合料的疲劳寿命;泡沫沥青稳定新集料混合料的疲劳寿命不低于泡沫沥青再生混合料,但是略低于同级配类型热拌沥青稳定碎石混合料的疲劳寿命.     

BRA复配纤维改性沥青混合料的技术性能与机理研究

基于改进后的车辙试验、低温弯曲试验、低温预切口SCB试验、四点弯曲疲劳试验,研究了布顿岩沥青(BRA)复合木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维改性沥青混合料的路用性能和耐久性。结果表明,BRA改性沥青混合料具有优良的高温性能和抗疲劳耐久性能;掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维均可一定程度提高BRA改性沥青混合料的弯拉强度,显著增加弯拉应变和破坏应变能,BRA复配纤维改性沥青混合料具有优良的低温抗裂性能;掺加纤维可显著延长BRA改性混合料的疲劳寿命,同时降低了BRA改性沥青混合料的疲劳性能对应变水平的敏感性,聚酯纤维对BRA改性沥青混合料低温性能改善效果最佳,玄武岩纤维对BRA改性沥青混合料高温性能和疲劳性能改善效果最佳。     

钢渣沥青混合料疲劳性能及改善机理

采用钢渣替代部分粗集料,制备了4种钢渣掺量的沥青混合料,并对其进行不同应变水平下的四点弯曲疲劳试验,分析钢渣掺量和应变水平对混合料疲劳性能的影响,以揭示疲劳性能改善机理.结果表明:随着钢渣掺量的增加,沥青混合料疲劳寿命呈先增加后降低的趋势,峰值出现在钢渣掺量为30%(质量分数)时;钢渣沥青混合料初始劲度模量和疲劳寿命均随着应变水平的增大而降低;疲劳损伤演化过程可分为失稳、平衡、失效3个发展阶段,疲劳失效劲度模量衰减比S_r/S_(50)小于50%,并随着应变水平的增大而逐渐减小;疲劳裂纹扩展主要发生在矿料-沥青界面处,且受应变水平影响较大;钢渣的化学性质和表面构造在改善界面相结构方面起到了交互黏附和嵌入锚固作用,用钢渣作为粗集料可显著提升沥青混合料的疲劳性能.