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热老化条件下沥青混合料疲劳损伤自愈合性能研究

随我国高速公路建设事业的快速发展,选择更具耐久性的沥青路面材料是当今道路科研工作者共同的研究方向。疲劳开裂是当今沥青路面主要的损伤形式之一,长期以来道路工作者一直在致力于解决路面开裂问题,但至今未从根本上有效解决。依据前人的研究成果可知,沥青混合料疲劳损伤后具有一定的自愈合能力,研究沥青混合料的自愈合能力,对优化沥青路面设计及延长路面使用寿命具有重要意义。本文通过四点弯曲疲劳试验,分析了热老化条件下基质沥青混合料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料、胶粉改性沥青混合料的疲劳损伤性能及自愈合性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)及核磁共振仪(NMR)分析了老化前后沥青混合料的微观形貌及孔结构变化情况,主要研究结论为:(1)通过沥青混合料四点弯曲疲劳试验结果可知:随老化程度的加深,沥青混合料变得脆硬,抗疲劳性能变差;损伤因子D及疲劳损伤因子D_f均可反映沥青混合料的抗疲劳性能,但疲劳损伤因子D_f无法详细描述疲  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

内蒙古工业大学
内蒙古工业大学

热老化作用下沥青砂浆的自愈合性能研究

“十三五”时期,我国交通运输发展正处于支撑全面建成小康社会的攻坚期、优化网络布局的关键期、提质增效升级的转型期,将进入现代化建设新阶段。在我国的公路建设中,沥青道路在其中占了较大比例,沥青道路路用性能和使用寿命的提高及后续修复都是工作重点,同时也成为科研工作的焦点。沥青路面主要由沥青混合料铺设,沥青混合料的性能将决定沥青道路的优劣,沥青混合料由沥青和矿质骨料以及填料组成,其中各组成部分的性能决定了沥青混合料的最终性能。沥青砂浆作为沥青混合料结构体系中的分散相,可以很好填充骨架空隙,为混合料提供足够的黏结强度,是影响沥青混合料路用性能的重要组成部分。本文将采用数字散斑相关技术结合弯曲损伤愈合试验,对沥青砂浆的损伤愈合性能进行研究。综合考虑影响沥青路面损伤愈合的几个因素,采用正交试验设计方法,确定沥青砂浆损伤愈合的主要影响因素;并结合断裂力学中的指标评价沥青砂浆的损伤以及愈合程度。沥青砂浆单次损伤自愈合正交试验发现:断裂韧性Jc作为...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

基于细观结构表征的沥青混合料疲劳损伤力学数值模拟

沥青路面有多种破坏形式,车辆及温度荷载反复作用引起路面的疲劳开裂是沥青路面的主要破坏形式之一,因此沥青混合料的疲劳性能一直是路面研究的热点。人们对沥青混合料的疲劳性能进行了大量研究,沥青混合料的疲劳试验能产生疲劳裂缝,且能直接评价沥青混合料的抗疲劳破坏性能,是评价沥青混合料疲劳性能的一种常用方法。但是,混合料试件制作复杂且疲劳试验非常费时。另外,由于试件制作的复杂性和沥青混凝土材料的非弹性性质,使得试验结果通常不具可重复性。随着数值模拟手段日益成熟,数值模拟分析越来越多地被来作为沥青混合料疲劳性能研究的辅助手段。但在大多数情况下,沥青混合料、水泥混凝土、土体、岩石等建筑材料或岩土材料的组成被假设为均匀的并忽略其微细观结构的影响。以往的研究发现:由非均匀性引起的内部微细观结构的差异,会对材料受荷载后发生破坏的力学响应产生巨大影响,大量工程实例已经要求科研工作者在分析和设计中运用非均匀的概念,考虑材料非均匀性的影响。在这样的背景下,...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

低温状态下沥青混合料半圆弯曲试验的近场动力学模拟

沥青混合料的低温开裂是沥青路面主要病害形式之一。在道路设计向力学—经验设计发展的大趋势下,现行设计体系对低温开裂的考虑主要基于经验设计,而经典连续力学理论在裂缝尖端遇到奇异性等困难,离散元等方法受到计算效率限制,均难以为研究断裂提供合适的力学模型。近场动力学理论在处理断裂问题方面具有理论优势,有望为沥青混合料开裂机理的研究提供力学基础。本文选用半圆弯曲试验作为验证对象,依据“键”为基础的近场动力学建立沥青混合料数值模型,分析半圆弯曲试验过程中试件的变形、受力以及能量变化,并考虑粗集料、空隙率和微裂纹等对沥青混合料低温开裂的影响。本研究主要有如下四个方面:(1)采用半圆弯曲试验,分析了沥青混合料的低温抗裂性能与沥青种类、老化程度的关系。结果表明沥青混合料的开裂受多种因素共同影响,十分复杂,选用沥青混合料宏观性能参数作为数值模拟输入参数比较可行。(2)以沥青混合料低温回弹模量等为输入参数,建立了沥青混合料二维细观结构的近场动力学数值...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

交通运输部公路科学研究所
交通运输部公路科学研究所

基于DMA方法的足尺环道沥青混合料疲劳性能研究

本研究选择交通运输部足尺环道(RIOHTrack)建设所用的AC25-30#、AC25-50#、AC25-70#、AC20-30#、AC20-50#五种沥青混合料,采用动态力学方法(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)开展不同试验条件下沥青混合料切片疲劳试验,并对上述五种沥青混合料的疲劳性能进行评价,同时提出一种新的沥青混合料疲劳试验方法。首先采用威布尔函数分布模型对疲劳试验结果进行处理,得到不同试验条件下具有50%保证率的沥青混合料疲劳寿命,并采用方差分析法,探究了沥青种类、频率、试验温度以及应变水平对沥青混合料疲劳性能的影响,并分别建立了基于黏度因子、频率因子和温度因子的疲劳方程;然后采用指数疲劳模型计算得到了相应的材料疲劳极限,探究了频率、温度对材料疲劳极限的影响。最后通过两点弯曲疲劳试验方法对基于DMA方法的沥青混合料切片试验方法进行比对验证。试验结果表明:(1)基于DMA方法的沥青混合料切片...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

扬州大学
扬州大学

基于离散元法的沥青混合料单轴贯入的细观行为研究

车辙一直是影响沥青路面服务水平的重要因素,也是制约沥青路面使用寿命的主要病害之一,与沥青混合料的抗剪性能密切相关。目前已有很多关于沥青混合料抗剪性能的研究,以及细观的集料特征研究,但尚未有全面的将宏观形貌、细观特性与抗剪性能综合的研究。因此,本研究结合室内车辙试验,测试不同车辙深度辙槽处与隆起处取芯得到的试件的抗剪强度,结合数字图像处理技术和离散元软件重构双层沥青混合料试验的二维模型,随后对其进行单轴贯入试验模拟,分析试件内部的细观力学特性与粗集料空间运动特性,为揭示沥青路面的车辙破坏机理开拓新思路,具备一定的理论价值与应用前景。在综合分析国内半刚性基层路面面层组合结构的基础上,确定了 SMA-13和AC-20的面层结构组合,通过单轴贯入试验分析不同工况下不同车辙深度的沥青混合料隆起处和辙槽处的抗剪强度变化。结果表明:在标准、高温和重载这3种工况下,随着车辙深度的加深,辙槽处的贯入强度总体均呈上升趋势;隆起处的贯入强度逐渐降低。...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆交通大学
重庆交通大学

掺DXG-1抗车辙剂沥青混合料性能试验研究

随着重型车辆和交通量的增加,车辙成为我国沥青路面的主要病害之形式之一。车辙严重降低了沥青路面使用性能,影响了道路的服务质量及使用寿命,且维修非常困难,己成为急迫解决的问题。如何提高沥青混合料高温稳定性能以减少沥青路面车辙是当前路面领域研究重要方向之一。本文通过室内试验研究掺加新型抗车辙DXG-1后沥青混合料路用性能,确定该抗车辙剂的最佳掺量范围,对比分析SBS改性方式和掺加抗车辙方式两者对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、水稳性能的影响,并采用ABAQUS有限元分析软件模拟分析不同温度下掺加DXG-1抗车辙剂抗车辙性能。抗车辙剂主要是提高沥青混合料的抗车辙能力,通过车辙试验得出DXG-1抗车辙剂显著提高了沥青混合料的抗车辙性能。并结合马歇尔试验,得到该抗车辙剂的最佳掺量范围。通过浸水马歇尔试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验,研究沥青混合料的水稳定性和低温性能。试验结构表明,掺加抗车辙剂沥青混合料的水温性能和低温性能得到提高。掺...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>