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[期刊论文] 朱洪洲 范世平 袁海 汪浩
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CSTPCD 北大核心
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摘要:采用半圆弯曲(SCB)试验评价了不同级配沥青混合料在低温环境中产生宏观开裂后的自愈合性能.在0℃时将带有切缝的AC-13,SMA-13,AC-20混合料半圆试件进行SCB断裂-愈合-断裂试验.根据试验结果计算获得了半圆试件宏观开裂的临界荷载、临界断裂能和J积分断裂韧度,并将愈合后和愈合前的临界荷载比、临界断裂能比和J积分断裂韧度比定义为沥青混合料自愈合指数,用其量化分析沥青混合料的自愈合性能.研究结果表明:采用SCB试验可以评价沥青混合料的宏观开裂自愈合性能,在0℃时发生宏观开裂的沥青混合料在一定环境中能发生自愈合,如在100℃环境中愈合8h后,愈合指数超过50%;愈合指数随温度和时间的增加而增加,但存在一个有效愈合期,超过该愈合期后,提高温度和延长时间对愈合能力无显著提高,在愈合时间8h时,有效愈合温度宜为60℃,在愈合温度为60℃时,有效愈合时间宜为8h;相同条件下,混合料开裂程度越大,愈合能力越低;沥青混合料自愈合性能除了与沥青用量有关,还受混合料级配矿料粒径大小的影响,本研究中沥青混合料愈合能力大小顺序为:AC-13> SMA-13> AC-20....
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CSTPCD 北大核心
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摘要:为了研究老化沥青疲劳性能,以70#基质沥青和SBS改性沥青作为研究对象,以累积耗散能为评价指标,研究了老化对沥青疲劳寿命的影响,建立了老化沥青疲劳寿命预估方程,分析了应力控制和应变控制加载模式下疲劳寿命预估方程的适用性.首先将70#基质沥青和SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT),使沥青发生老化,然后采用动态剪切流变仪在应力控制和应变控制加载模式下对不同老化程度的沥青进行时间扫描试验,通过耗散能随加载次数变化关系确定沥青疲劳寿命.基于累积耗散能建立应力加载控制模式下沥青疲劳寿命预估方程,并采用预估方程计算应变控制加载模式下的累积耗散能,检验预估方程的适用性.结果表明:累积耗散能随着荷载作用次数增加呈线性积累,当累积超过沥青疲劳破坏阈值时,发生疲劳破坏;经RTFOT老化后的70#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命与累积耗散能具有较好的双对数线性关系(R>0.8);当采用应力加载模式下获得的沥青疲劳寿命预估模型分析应变加载模式下沥青疲劳性能时,70#基质沥青和SBS改性沥青累积耗散能计算值与实测值之间的误差大多在10%以内,可认为基于累积耗散能建立的沥青疲劳寿命预估方程不受加载模式的影响....
摘要:为评价老化沥青的疲劳性能,采用动态剪切流变仪(DSR),在应力控制模式下对经延时薄膜烘箱加热试验(RTFOT)老化的70#基质沥青和SBS改性沥青进行了重复加载试验,通过复数剪切模量(G)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)随荷载作用次数的变化,分析了老化沥青疲劳性能演变规律,对比了不同方法确定的老化沥青疲劳寿命.结果表明:通过G、DR、DER随加载次数变化关系,可将老化沥青疲劳破坏过程分为荷载适应、损伤累积和加速破坏3个阶段,3种方法确定的沥青疲劳寿命相差不大;沥青老化后G增大,老化对70#基质沥青的影响大于SBS改性沥青,不同老化程度下,70#基质沥青耗散能变化规律相同,SBS改性沥青耗散能变化与沥青老化程度有关.短期老化条件下,沥青老化程度越深,在应力控制模式下疲劳寿命越长....
摘要:为了研究沥青疲劳特性在常应变模式下的演化规律,采用动态剪切流变仪(DSR),在应变控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行连续加载疲劳试验,获得基于复数剪切模量(G*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)三种物理指标对应的疲劳曲线,并通过疲劳曲线分析沥青疲劳破坏过程.试验结果表明:70#基质沥青的疲劳曲线变化有规律,能较好的表征沥青疲劳破坏过程,确定沥青疲劳寿命;耗散能变化率无法用于表征SBS改性沥青疲劳破坏规律;在相同分析方法中,SBS改性沥青疲劳寿命优于70#基质沥青;随着应变增加,两种沥青疲劳寿命均下降....
[期刊论文] 朱洪洲 范世平 李正浩
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:为了研究沥青混合料宏观断裂的自愈合性能,采用半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)试验对70 #基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行了断裂-愈合-断裂试验,并将愈合前后加载试验的强度恢复率定义为愈合指数(healing index,HI),分析了愈合时间、愈合温度和压力对混合料自愈合性能的影响.结果表明:发生宏观断裂的沥青混合料在一定环境中愈合后,强度恢复率最高可达45%;温度升高、时间增长和施加压力对沥青混合料宏观可见裂缝的愈合具有一定促进作用,但并非温度越高、时间越长,其自愈合性能越好;最佳愈合温度与沥青软化点和沥青混合料种类有关;当温度不大于60℃时,施加外部压力对沥青混合料裂缝愈合具有显著改善作用,有围压试件获得的HI值最高可达无围压试件HI值的4.5倍;60℃时SBS改性沥青混合料的HI值是70#基质沥青混合料HI值的4倍;超过60℃后,施加压力对沥青混合料自愈合性能无显著改善,且不同沥青混合料愈合性能也无明显差异....
[期刊论文] 朱洪洲 范世平 卢章天
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CSTPCD 北大核心
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摘要:为了研究沥青疲劳特性在常应力模式下的演变规律,采用动态剪切流变仪(Dynamic Shear Rheometer,DSR),在应力控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行时间扫描试验,获得复数剪切模量(G?)、 耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)3种物理指标随荷载作用次数的变化曲线,通过分析3种曲线变化规律确定沥青疲劳寿命:(1)G?值下降到初始值50%时对应的荷载作用次数(NG?);(2)DR-N曲线转折点对应的加载次数(NDR);(3)DER-N曲线转折点(70#基质沥青)和曲线偏离DER=N直线20%时(SBS改性沥青)对应的加载次数(NDER),并建立沥青疲劳破坏方程.结果表明:NG?处于复数剪切模量加速下降阶段,而NDR和NDER处于沥青缓慢破坏和加速破坏转折阶段,NG?是根据经验所确定,而NDR和NDER是根据曲线转折点定义,物理意义明确;70#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命(NG?、NDR和NDER)与应力在双对数坐标中表现出良好的线性关系;70#基质沥青疲劳破坏规律性强,疲劳曲线有明显的转折点,能明确定义沥青疲劳寿命;而改性沥青由于改性剂的作用,沥青弹性恢复能力增强,沥青疲劳曲线变化规律不明显;相同分析方法下,SBS改性沥青疲劳寿命明显优于70#基质沥青;随着加载应力提高,两种沥青的疲劳寿命均下降....
[专利] 实用新型 CN201721434470.4
重庆交通大学 2018-05-25
摘要:一种马歇尔变水头渗透仪,属于路面材料性能测试装置领域。渗透仪包括测量件、渗透件及水管。渗透件设有顶盖、底盖以及设置于顶盖和底盖之间的马歇尔试件容纳腔。测量件设置于顶盖的顶部,测量件设有示位件及与马歇尔试件容纳腔连通的测量腔。测量件及顶盖之间设置有第一控制阀。水管设置于底盖的底部并与马歇尔试件容纳腔连通,水管与底盖之间设置有第二控制阀。其适用于室内室马歇尔试件的渗水系数测定,丰富了渗水测试的试验方式,测试操作简单、材料节约。于马歇尔试件容纳腔内设置马歇尔试模,其适用于室内室马歇尔试件的渗水系数测定,能够有效防止侧边漏水的问题,测试的精确度高。
[硕士论文] 范世平
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:为了研究沥青混合料的断裂性能和宏观断裂后的自愈合性能,本文采用室内加载试验,通过应力强度因子K和J积分断裂韧度,分析带切缝沥青混合料半圆试件的断裂特性。并将愈合前和愈合后加载试验获得的抗弯拉强度比、断裂能比和JIC断裂韧度比定义为自愈合指数,通过自愈合指数表征沥青混合料断裂试件在不同温度烘箱中感应加热后的自愈合性能。并采用有限元软件,对沥青混合料半圆试件进行二维、三维力学响应分析。
  对沥青混合料抗裂性能的研究,重点是抗裂性能的试验方法和评价指标。现有沥青混合料抗裂性能的试验方法主要有劈裂试验(间接拉伸试验)、小梁弯曲试验,半圆弯曲试验和圆盘拉伸试验等。本文从试件制作、试验难易程度和评价指标等等角度对比分析,确定采用半圆弯曲试验(Semi-circular bending test,SCB)。
  对半圆试件进行二维和三维力学响应分析,半圆试件的拉应力主要分布在两支点之间,最大拉应力主要出现在试件底部中心处,并沿着直径和厚度方向减小;压应力主要分布在支点和荷载作用点处,并在半圆试件外周沿支点处形成一个拱形压力带;竖向位移沿荷载作用线成轴对称分析,并沿直径方向逐渐减小,沿厚度方向逐渐增大;在平面应力和平面应变假设下建立了直径100mm和直径150mm半圆试件的应力系数方程和位移系数方程,支点间距为0.8倍直径时半圆试件底部中点应力系数分别为4.899和4.835;并在平面应变假设下建立了带缺口半圆试件应力强度因子随切缝深度变化拟合方程。
  通过SCB试验研究了5种沥青混合料的抗裂性能。研究发现AC-20混合料和SMA-13混合料的抗弯拉强度、KIC值和JIC值大于AC-13混合料,表明粗级配设计的沥青混合料具有更好的抗裂性能;基于70#、SBS和复合改性沥青制备的AC-13混合料的KIC值和JIC值无显著差别,即低温时沥青对混合料抗裂性能的影响较小。
  将同一批断裂后的试件在一定环境中感应加热结果表明发生宏观断裂的沥青混合料可以发生自愈合,自愈合指数均小于1,说明愈合后沥青混合料性能并不能完全恢复;8h&100℃环境中愈合指数可达50%~80%。
  愈合温度和愈合时间对沥青混合料自愈合性能有促进作用,自愈合指数随着愈合温度和愈合时间的增加而加速增大;混合料在愈合过程中存在一个最佳愈合温度和最佳愈合时间,超过最佳愈合条件时,对愈合性能改善效果不显著,本研究中沥青混合料在特定时间和温度环境中的最佳愈合温度和最佳愈合时间分别为60℃和8h。
  沥青混合料自愈合指数随试件切缝深度的增加而减少。切缝深度可以间接表示愈合前损伤程度,切缝深度越深,表示开裂程度越大,自愈合能力越低。
  不同沥青、不同级配的沥青混合料自愈合性能不同,SBS制备的细级配沥青混合料自愈合性能最优,即SBS AC-13混合料自愈合性能最优,AC-20混合料自愈合性能最差,这主要是因混合料级配矿料粒径不同和沥青自愈合机理不同所致。
  根据毛细流动原理,可以建立自愈合指数与愈合时间的拟合关系,拟合相关系数R2普遍大于0.9。并根据沥青材料的时温转换效应,建立在同一愈合指数时愈合时间和愈合温度的关系。
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