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Using thermodynamic parameters to study self-healing and interface properties of crumb rubber modified asphalt based on molecular dynamics simulation

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Frontiers of Structural and Civil Engineering 2020年第1期14卷 109-122页

作者： Dongliang HU Jianzhong PEI Rui LI jiupeng zhang Yanshun JIA Zepeng FAN School of Transportation Southeast UniversityNanjing 211189China School of Highway Chang’an UniversityXi’an 710064China School of Transportation Science and Engineering Harbin Institute of TechnologyHarbin 150090China

The thermodynamic property of asphalt binder is changed by the addition of crumb rubber,which in turn influences the self-healing property as well as the cohesion and adhesion within the asphalt-aggregate *** study investigated the self-healing and interface properties of crumb rubber modified asphalt(CRMA)using thermodynamic parameters based on the molecular simulation *** molecular models of CRMA were built with representative structures of the virgin asphalt and the crumb *** aggregate was represented by SiO2 and Al2O3 *** selfhealing capability was evaluated with the thermodynamic parameter wetting time,work of cohesion and *** interface properties were evaluated by characterizing the adhesion capability,the debonding potential and the moisture susceptibility of the asphalt-aggregate *** self-healing capability of CRMA is found to decrease as the rubber content *** asphalt-Al2O3 interface with higher rubber content has stronger adhesion and moisture *** the influence of crumb rubber on the interfacial properties of asphalt-SiO2 interface has no statistical *** with the interfacial properties of the asphalt-SiO2 interface,the asphalt-Al2O3 interface is found to have a stronger adhesion but a worse moisture susceptibility for its enormous thermodynamic potential for water to displace the asphalt binder.

关键词： crumb rubber modified asphalt surface free energy self-healing interface properties molecular dynamics simulation

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重载旧混凝土路面沥青加铺层设计方法

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2014年第10期33卷 1357-1362页

作者：王慧张久鹏黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原030006 黄土地区公路建设与养护技术山西省重点实验室山西太原030006 长安大学陕西西安710064

针对中国重载旧混凝土路面加铺设计方法不完善的现状,依托夏家营-汾阳高速公路旧混凝土路面加铺改造工程这一成功实践,分析了重交通旧水泥路面加铺中面板及加铺层的力学响应,考虑板底脱空对沥青加铺层预期寿命的影响,提出基于力学-经验... 详细信息

针对中国重载旧混凝土路面加铺设计方法不完善的现状,依托夏家营-汾阳高速公路旧混凝土路面加铺改造工程这一成功实践,分析了重交通旧水泥路面加铺中面板及加铺层的力学响应,考虑板底脱空对沥青加铺层预期寿命的影响,提出基于力学-经验的重载条件下沥青加铺层设计方法.与中国规范方法相比,该方法将旧路面状况对加铺层反射裂缝的影响考虑在内,保证加铺层在3年内不出现反射裂缝.

关键词：重载交通白加黑夏汾高速力学响应沥青加铺层

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沥青混合料永久变形的弹黏塑-损伤力学模型

东南大学学报（自然科学版） 2010年第1期40卷 185-189页

作者：张久鹏黄晓明长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064 东南大学交通学院南京210096

对Burgers模型中串联黏壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与黏塑性元件串联组成.综合运用黏塑性力学和损伤力学理论,同时引入应变硬化变量和损伤软化变量,建立了基于应变硬化理论的沥青混合料损伤蠕变模型.再采... 详细信息

对Burgers模型中串联黏壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与黏塑性元件串联组成.综合运用黏塑性力学和损伤力学理论,同时引入应变硬化变量和损伤软化变量,建立了基于应变硬化理论的沥青混合料损伤蠕变模型.再采用半正矢波间歇荷载模拟实际路面轮载作用,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的弹黏塑性损伤力学模型.根据室内重复荷载永久变形试验结果,运用最小二乘法原理,得到了弹黏塑性损伤力学模型的相关参数,并对该模型进行了验证.验证结果表明,该模型可以全面、统一地描述沥青混合料永久变形的三阶段特性.

关键词：沥青混合料永久变形弹黏塑性损伤本构模型

沥青混合料试件成型形状和空隙率对APA车辙试验的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2016年第3期46卷 589-593页

作者：王慧谭好奇张久鹏山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原030006 长安大学公路学院西安710064

为研究沥青混合料试件成型形状对APA车辙试验的影响,采用2种沥青和3种级配制备了6种类型的沥青混合料,利用轮碾法和SGC旋转压实法分别制作了空隙率为4%和7%的梁式试件和圆柱体试件.对不同形状试件的力学响应进行了有限元分析,并通过室... 详细信息

为研究沥青混合料试件成型形状对APA车辙试验的影响,采用2种沥青和3种级配制备了6种类型的沥青混合料,利用轮碾法和SGC旋转压实法分别制作了空隙率为4%和7%的梁式试件和圆柱体试件.对不同形状试件的力学响应进行了有限元分析,并通过室内试验研究了沥青混合料试件成型的形状和空隙率对APA车辙深度的影响.结果表明:在APA车辙试验中,梁式试件和圆柱体试件的力学响应基本一致,且采用圆柱体试件时APA车辙试验的平行性和复现性更好;采用空隙率为4%和7%的圆柱体进行APA车辙试验时,前者的复现性更优.因此,推荐APA车辙试验采用SGC旋转压实法制备的空隙率为4%的圆柱体试件.

关键词： APA车辙试验梁式试件圆柱体试件空隙率

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钢桥面复合铺装结构的大比例模型试验

同济大学学报（自然科学版） 2013年第12期41卷 1837-1842页

作者：张久鹏刘少文刘永健长安大学公路学院陕西西安710064 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030006 山西省交通科学研究院山西太原030006

在钢桥面板与沥青铺装层之间设置轻质混凝土层,组成了一种新型钢桥面复合铺装体系.为研究这种新型铺装体系的力学特性,制备了大比例模型试件,实测了不同车位下钢桥面及铺装结构的力学响应.结果表明:钢桥面板最大横向拉应力为90MPa,而设... 详细信息

在钢桥面板与沥青铺装层之间设置轻质混凝土层,组成了一种新型钢桥面复合铺装体系.为研究这种新型铺装体系的力学特性,制备了大比例模型试件,实测了不同车位下钢桥面及铺装结构的力学响应.结果表明:钢桥面板最大横向拉应力为90MPa,而设置加劲肋后最大拉应力降至为43MPa,即设置加劲肋有利于改善钢桥面板的受力.浇筑轻质混凝土铺装层后,钢桥面板顶板和加劲肋底板的应力峰值、位移都降低,最大应力降幅达48%,最大位移降幅达18%,而且钢桥面板中的应力分布也更加均匀.作为铺装结构,轻质混凝土铺装层也与桥面板共同参与结构受力,使得桥面铺装体系的结构刚度得到提高.

关键词：钢桥面铺装轻质混凝土铺装层大比例模型力学响应

Design and evaluation of glasphalt mixtures by using recycled waste cullet

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Journal of Southeast University(English Edition) 2019年第2期35卷 198-205页

作者： Zhou Bochao Pei Jianzhong Lü Lei zhang jiupeng Qiu Ji Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education Chang'an UniversityXi’an 710064China

A glass crusher was developed to improve the waste glass crushing *** waste glass was recycled,crushed and sieved to different particle sizes as glass aggregates,and the surface of glass aggregates was treated by nano-Fe2O3 suspension to improve the anti-striping *** glasphalt mixture made by partly replacing mineral aggregates with glass aggregates was designed and *** sizes of glass aggregates were selected to be 2.36 and 4.75 mm,and the optimum concentration of nano-Fe2O3 suspension was determined to be 10%.The optimum asphalt content(OAC)was determined by the Marshall method and the glass aggregate *** influence of the glass aggregate content on the technical properties of glasphalt mixtures were analyzed by the rutting test,three-point bending test,freeze-thaw splitting test and skid resistance *** results show that the optimal content of glass aggregates and OAC are recommended to be 15%and 4.4%,*** environmentally-friendly glasphalt mixtures can solve the problem of environmental pollution caused by waste glass,as well as reducing the cost of pavement materials and construction.

关键词： waste glass glass aggregates glasphalt mixtures Nano-Fe2O3 suspension

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重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

东南大学学报（自然科学版） 2008年第3期38卷 511-515页

作者：张久鹏黄晓明李辉东南大学交通学院南京210096

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元VanDerPoel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,... 详细信息

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元VanDerPoel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.

关键词：沥青混合料永久变形力学模型三轴重复荷载试验

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基于材料复合理论的老化沥青再生规律

东南大学学报（自然科学版） 2008年第3期38卷 520-524页

作者：马涛黄晓明张久鹏东南大学交通学院南京210096

通过复合材料的性能模型及相关沥青组分调合模型的研究,从理论上说明了再生沥青材料性能的可设计性及其材料复合效应.以老化沥青和新沥青及再生剂为基质组分,设计复合再生试验,通过常规物理指标、SHRP指标和感温指标分析新沥青、再生剂... 详细信息

通过复合材料的性能模型及相关沥青组分调合模型的研究,从理论上说明了再生沥青材料性能的可设计性及其材料复合效应.以老化沥青和新沥青及再生剂为基质组分,设计复合再生试验,通过常规物理指标、SHRP指标和感温指标分析新沥青、再生剂对老化沥青的复合再生规律,并推导了再生沥青的复合性能模型.试验结果表明:再生沥青与新沥青掺量在针入度、软化点、高温车辙因子、低温劲度模量及针入度指数指标方面具有良好的对数线性或线性复合关系;再生剂与旧沥青的复合针入度符合Grunberg方程,且再生剂对老化沥青的再生规律与新沥青对老化沥青的再生规律基本相同;尽管在低温延度方面,新沥青及再生剂与旧沥青的复合规律均较差,但再生剂对旧沥青延度及其他性能的改善远优于新沥青.

关键词：沥青再生规律复合理论再生剂

Viscoelastic model for asphalt mixture under repeated haversine load

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Journal of Southeast University(English Edition) 2009年第4期25卷 523-526页

作者：张久鹏黄晓明长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064 东南大学交通学院南京210096

The series-wound dashpot of the Burgers model is modified by introducing the strain hardening parameter, and the new model is considered as a combination of the modified dashpot and the Van Der Poel model. The cyclical pulse load consisting of a haversine load time and a rest period is adopted to simulate the actual vehicle load, and the permanent strain model under the repeated load is derived from the rheological and viscoelastic theories. Subsequently, the model is validated by the results of uniaxial repeated load permanent deformation tests of three asphalt mixtures. It is indicated that the proportion of residual viscoelastic strain to permanent strain decreases gradually with the load cycles, and only accounts for 2% to 3% during most of the loading period. If the rest period is long, the residual viscoelastic strain is little. The rest period of the actual vehicle load may be long enough, so the residual viscoelasticity can be ignored and the simplified model can be obtained. The proposed model can well describe the permanent deformation of asphalt mixtures under repeated load.

关键词： asphalt mixture permanent deformation mechanics model repeated haversine load