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Current situations,advantages/disadvantages and future developments of resilient deformation characterizations of unbound granular material:A state-of-the-art review

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Journal of Traffic and Transportation Engineering(English Edition) 2023年第6期10卷 964-1000页

作者： Shaohui Li peiwen hao Key Laboratory of Road Structure and Material School of HighwayChang'an UniversityXi'an 710064China Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education Tongji UniversityShanghai 201804China

A state-of-the-art review was delivered in the manuscript to analyze the current situations and the advantages/disadvantages of resilient deformation related issues to the unbound granular material(UGM),including testing methods,influencing factors and constitutive models,through which the bottlenecks in UGM resilient deformation characterizations were located and new theories and future research recommendations were *** with other testing methods,the hollow cylinder test and true triaxial test are the only two to determine the anisotropic moduli of the *** significant advantages are observed in more advanced test apparatus such as true triaxial test,further improvements should be made,such as more advanced process identification control algorithm,to more conveniently control the nine independent hydraulic system and accurately measure UGM anisotropic *** and conflicts in understanding the influencing factors to UGM resilient modulus were located,such as the stress history,the residual stress,the dry density,the gradation/fine content and the freeze-thaw cycle,based on which future research could be *** reviewing evolutions of the UGM constitutive models and comparing their representativeness and complexity comprehensively,major drawbacks were discovered and a new theory was proposed afterward to modify the UGM constitutive model,although further validations are still needed.

关键词： Unbound granular material Resilient characterization Testing method Influencing factor Constitutive model

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The Influence of Material Related Parameters on the Mechanical Properties of Foamed Asphalt Mix

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2014年第1期29卷 119-125页

作者：徐金枝 hao peiwen Key Laboratory for Road Structure and Material of Ministry of Communications Chang'an University

By indirect tensile strength （ITS） test and unconfined compressive strength （UCS） test, the influence of various material related parameters, including asphalt foamability, aggregate temperature, mixing moisture content （MMC） and foamed asphalt （FA） content, on the mechanical properties of FA mixes was studied. The results indicated that both asphalt foamability and aggregate temperature greatly affected ITS of FA mixes. Too low aggregate temperature was unfavorable for mechanical properties of FA mixes. Foamed index alone was unfit for the evaluation of asphalt foamability. Compared with half-life, expansion ratio had more prominent influence on ITS of FA mixes. MMC had significant impact on the mechanical properties of FA mixes and should be optimized by trial and test in FA mix design. The mechanical properties of FA mix were sensitive to the change of FA content. Compared with the ITS determined with standard Marshall specimens, both the ITS and UCS determined with static compressed specimens by 15 cm diameter were more effective in terms of choosing the optimal asphalt content for FA mixes.

关键词： road engineering foamed asphalt mix asphalt foamability aggregate temperature mixingmoisture content foamed asphalt content

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Anti-rutting performance evaluation of modified asphalt binders: A review

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Journal of Traffic and Transportation Engineering(English Edition) 2021年第3期8卷 339-355页

作者： Yan Li peiwen hao Chaozhi Zhao Jwnqiang Ling Tao Wu Dewen Li Jingwen Liu Bowei Sun Key Laboratory for Road Structure&Material of Ministry of Transport Chang'an UniversityXi'an 710064China Shaanxi Prouindal Commimication Constriiction Group Xi'an 710075China

Asphalt pavement inevitably suffers rutting distress induced by repeated loads under high temperatures, which can be effectively alleviated by the modification of asphalt *** paper summarized the asphalt modifiers for enhancing the performance of asphalt pavement at high temperatures in terms of the modifier type, additive amount and improving effect. Then, the anti-rutting performance evaluation methods of asphalt binder were introduced with details, including the ring and ball(R&B) test, the dynamic viscosity test, the zero/low shear viscosity(ZSV/LSV) test, the dynamic shear rheometer(DSR) test,the repeated creep and recovery(RCR) test, and the multiple stress creep and recovery(MSCR) test. Furthermore, the sensitivity of the evaluation method to asphalt modifier was analyzed using the normalization method. It was found that the indicators from the MSCR test could clearly reveal the influence of asphalt modifiers on high temperature performance of asphalt binder. But it still had some limitations affecting the accuracy of evaluation results, such as the number of creep-recovery cycles, the stress level and the recovery time. In addition, according to the rutting resistance improvement ratio(RRIR),the styrene-butadiene-styrene(SBS) modifier performed better in improving the rutting resistance of asphalt binder, compared with other modifiers when added within the usual dosage range.

关键词： Road engineering Asphalt modifier Rutting resistance Performance evaluation Normalization method Sensitivity analysis

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Towards Modeling Rutting for Asphalt Pavements in Hot Climates

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Journal of Civil Engineering and Architecture 2016年第9期10卷 1075-1084页

作者： Aaron Daniel Mwanza Mundia Muya peiwen hao China Civil Engineering Construction Corporation Fuzhou Research and Design Institute Fuzhou 350013 China Department of Civil and Environmental Engineering School of Engineering University of Zambia L usaka 323 79 Zambia Highway College Chang'an University Xi 'an 710064 China

Rutting is a chronic disease in asphalt pavements despite several mitigation measures. Although many attempts have been made by both researchers and practitioners to develop rutting prediction models, each model, however, has certain inherent limitations due to assumptions and data used during the development of the model. Placement of an asphalt overlay is the most common method used in Zambia to rehabilitate existing asphalt pavements. The objective of this research is to go towards developing a national rutting prediction model for use in tropical hot climates based on default finite element creep and elasto-visco-plastic analysis tools in ABAQUS. Dynamic modulus and repeated load tests are conducted on overlay mixtures designed based on the pavement residual structural adequacy from deflection tests to provide material properties for the constitutive rutting model. Unified, three dimensional linear viscoelastic boundary value problems were formulated for each five national representative pavement sections. In general, the FE （finite element） creep and elasto-visco-plastie rutting evolutions were in agreement with the measured laboratory scaled one third mobile load simulators. Performance ranking of the validated models revealed optimal pavement system combination suitable for calibration. The study recommends future directions for local adoption of the South African mechanistic-empirical design method currently being developed.

关键词： Finite element rutting creep elasto-visco-plastic overlay.

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盐冻融循环对沥青混合料低温性能的影响

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建筑材料学报 2017年第3期20卷 481-488页

作者：常睿郝培文长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室陕西西安710064

采用低温弯曲试验,以最大弯拉应变比、弯曲劲度模量和应变能密度等指标分析了盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的衰变规律,研究了掺加纤维等添加剂后,在盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的改善效果.结果表明:沥青混合料经盐冻融... 详细信息

采用低温弯曲试验,以最大弯拉应变比、弯曲劲度模量和应变能密度等指标分析了盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的衰变规律,研究了掺加纤维等添加剂后,在盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的改善效果.结果表明:沥青混合料经盐冻融循环后,其最大弯拉应变比、应变能密度显著减小,弯曲劲度模量增大;随着盐冻融循环次数的增加,各指标变化幅度逐渐减小;盐溶液质量分数越高、冻融温度越低,对沥青混合料的低温性能影响也越大;应变能密度与盐冻融循环次数呈指数函数变化;玄武岩纤维对盐冻融循环条件下沥青混合料低温性能的改善效果较好.

关键词：道路工程沥青混合料低温性能盐冻融应变能密度

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胶粉复配RET改性沥青老化前后流变特性与老化机理

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建筑材料学报 2017年第6期20卷 914-920页

作者：常睿郝培文长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室陕西西安710064

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,研究了胶粉复配反应性弹性体三元共聚物(RET)改性沥青经历短期及长期老化前后的高低温流变特性,并与SBS复配RET改性沥青进行了对比;通过原子力显微镜对胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的改性... 详细信息

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,研究了胶粉复配反应性弹性体三元共聚物(RET)改性沥青经历短期及长期老化前后的高低温流变特性,并与SBS复配RET改性沥青进行了对比;通过原子力显微镜对胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的改性机理进行了初步分析.结果表明:胶粉、RET的掺入能改善沥青老化前后的高温性能;相比于SBS复配RET,胶粉复配RET对短期老化前后沥青的高温性能改善更显著,且长期老化后其劲度模量增长幅度更低;随着RET掺量的增加,胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的高温抗变形能力随之增强,其低温性能变化不大;胶粉复配RET改性沥青的微观形态中出现明显的"黑白斑点"结构,相较于SBS复配RET改性沥青,胶粉复配RET改性沥青老化后的黏结力与耗散能提高,弹性模量降低,抗老化性能更好.

关键词：道路工程改性沥青胶粉流变特性老化机理

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RET复配胶粉改性沥青流变特性与改性机理研究

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材料导报 2016年第24期30卷 130-136页

作者：常睿郝培文长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室西安710064

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验,对胶粉、RET以及RET复配胶粉改性沥青在高低温状态下的流变特性进行了系统研究,并与SBS、SBR改性沥青进行了对比。通过DSC试验分析了RET复配胶粉、SBS、SBR等改性沥青的改性机理。结果表... 详细信息

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验,对胶粉、RET以及RET复配胶粉改性沥青在高低温状态下的流变特性进行了系统研究,并与SBS、SBR改性沥青进行了对比。通过DSC试验分析了RET复配胶粉、SBS、SBR等改性沥青的改性机理。结果表明:相比于SBS改性沥青,RET复配胶粉能够显著改善沥青的高温抗变形能力;SBS可大幅提高沥青的弹性变形恢复能力,而RET复配胶粉显著增加了沥青的粘度;通过RET复配胶粉,可有效改善RET改性沥青的低温性能;RET复配胶粉可以减小基质沥青的热流率,相比于SBS、SBR改性沥青,其玻璃态转化温度较低,热稳定性相对较好。

关键词：道路工程改性沥青胶粉 RET 流变特性改性机理

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改善SBS改性沥青储存稳定性的措施与机理分析

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同济大学学报（自然科学版） 2006年第5期34卷 613-618页

作者：熊萍郝培文同济大学交通运输工程学院上海200092 长安大学公路学院陕西西安710064

针对相容性和稳定性较差的SBS(聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)聚合物兰炼改性沥青,采用试验与理论相结合的方法,研究添加不同剂量的化学试剂对改善其储存稳定性的作用,并分析了其微观形态,以及物理化学作用机理.结果显示通过向SBS兰炼改性沥... 详细信息

针对相容性和稳定性较差的SBS(聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)聚合物兰炼改性沥青,采用试验与理论相结合的方法,研究添加不同剂量的化学试剂对改善其储存稳定性的作用,并分析了其微观形态,以及物理化学作用机理.结果显示通过向SBS兰炼改性沥青中加入一定剂量的合适的增容剂和稳定剂,可以极大地促进SBS在沥青中的溶胀,提高SBS兰炼改性沥青的相容性,并且使沥青与SBS之间,以及SBS相互间发生交联、接枝等化学反应,形成网络结构,从而改善SBS改性沥青的储存稳定性,同时提高了改性沥青的使用性能,使其达到规范要求.

关键词： SBS聚合物改性沥青增容剂稳定剂储存稳定性微观形态使用性能机理分析

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Effects of Type and Content of Mineral Fillers on the Consistency Properties of Asphalt Mastic

Effects of Type and Content of Mineral Fillers on the Consis...

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ISAP2012重载沥青路面和桥面铺装专题会议

作者： Aaron D.Mwanza peiwen hao Hainian Wang Civil & Environmental Engineering Department University of Zambia Highway College Chang'an University

＜正＞Although commercial mineral fillers have become mandatory for use in asphalt concrete mixtures by many highway agencies,the consequences of such additives have shown a great effect on the consistency properties of asphalt mastic as compared to the neat asphalt binders.A detailed analysis as to whether neat asphalt binders or asphalt mastic should provide pertinentinformation for material characterization and construction indices for asphalt mixtures is *** experiments were conducted to investigate the effects of type and content of mineral fillers on the consistency properties of asphalt mastic to the neat asphalt binder designed to meet the JTG F40-2004 specification of *** different mineral fillers,were separately dry mixed with neat asphalt binder at dust to binder ratios ranging from 0.0 to 1.5 in ratio increments

关键词：

来源： cnki会议评论

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综论沥青的疲劳损伤自愈合行为:理论研究,评价方法,影响因素,数值模拟

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材料导报 2019年第9期33卷 1517-1525页

作者：王泳丹刘子铭郝培文长安大学公路学院西安710064 东南大学交通学院南京210096

沥青混凝土是常见的筑路材料之一,沥青路面以其行车舒适、低噪声、耐磨耗等优势被广泛应用于我国高等级公路。在车辆荷载及环境温度的反复作用下,沥青路面易产生疲劳损伤,若未及时察觉,疲劳损伤会不断累积汇集产生裂缝,降低路面的使用寿... 详细信息

沥青混凝土是常见的筑路材料之一,沥青路面以其行车舒适、低噪声、耐磨耗等优势被广泛应用于我国高等级公路。在车辆荷载及环境温度的反复作用下,沥青路面易产生疲劳损伤,若未及时察觉,疲劳损伤会不断累积汇集产生裂缝,降低路面的使用寿命,危及行车安全。与此同时,研究者通过试验发现,在一定条件下,沥青混凝土具有强度恢复及裂缝自修复能力,这种自愈合能力与胶结料沥青有较大关系。因此,为延长沥青路面使用寿命,降低运营过程中的养护成本,沥青的自愈合特性成为近年来国内外研究的热点问题。研究者结合室内试验与现代物相技术,提出基于力学、能量角度的沥青疲劳损伤自愈合评价指标,研究了沥青化学组成、改性剂、外界环境及加载方式等因素的影响,并试图借助宏观、微观理论解释沥青疲劳损伤愈合的过程。目前,关于沥青疲劳损伤愈合的评价方法、评价指标的有效性及理论模型的适用性尚未有定论,仍需进一步探索。基于上述问题,研究者对沥青疲劳损伤自愈合行为及相关理论开展进一步研究。研究结果表明,宏微观力学、分子扩散等理论可从一定程度上解释沥青疲劳损伤强度恢复行为和微观界面愈合行为。将沥青剪切、断裂试验和现代物相技术等作为研究方法,采用力学、能量等指标可从不同角度对沥青的自愈特性进行评价。同时采用疲劳损伤愈合行为方程及分子动力学模拟作为愈合过程数值模拟,将基本理论方程与分子尺度模拟结合,对沥青宏观及微观愈合行为进行数值表征,研究结果为其演化机制及特性描述提供参考。本文参考国内外研究成果,综述了沥青疲劳损伤自愈合特性的研究现状,其中包括沥青自愈合行为理论、沥青疲劳损伤自愈合能力评价方法及指标、沥青疲劳损伤自愈合特性影响因素、沥青疲劳损伤自愈合行为数值表征,最后展望了其未来的研究方向。

关键词：沥青自愈合疲劳损伤行为理论评价方法影响因素数值模拟

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