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半刚性基层沥青路面低温开裂成因研究综述

中外公路 2020年第4期40卷 62-67页

作者：叶向前邹晓翎何虹霖曾涛重庆交通大学土木工程学院重庆市400074

半刚性基层沥青路面低温开裂一直是沥青路面的主要病害之一,也是国际学术界研究的重点内容。考虑到此种类型路面结构在中国的广泛应用,该文对半刚性基层沥青路面低温开裂的相关研究成果进行了综述,在分析路面低温开裂机理的基础上,从设... 详细信息

半刚性基层沥青路面低温开裂一直是沥青路面的主要病害之一,也是国际学术界研究的重点内容。考虑到此种类型路面结构在中国的广泛应用,该文对半刚性基层沥青路面低温开裂的相关研究成果进行了综述,在分析路面低温开裂机理的基础上,从设计、施工、运营3个阶段分析了各因素对半刚性基层沥青路面低温开裂的影响,为预防和控制沥青路面低温开裂提供借鉴与思考。研究发现,对各阶段的影响因素进行合理的控制能够改善路面的低温抗裂能力,减少路面低温开裂病害的发生。

关键词：半刚性基层沥青路面低温开裂机理分析控制因素细观力学行为

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纤维沥青混凝土低温开裂的分形研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2009年第3期28卷 537-542页

作者：吴国雄李亮胡敢峰重庆交通大学土木建筑学院重庆400074

纤维对沥青混凝土裂缝具有抑制作用,同时,纤维沥青混凝土开裂具有分形特征,为此,通过观察在温度、荷载作用下不同纤维含量的沥青混凝土的开裂情况并提取相应的裂缝分布,应用分形维数来研究纤维沥青混凝土在低温时裂缝的生长情况,建立温... 详细信息

纤维对沥青混凝土裂缝具有抑制作用,同时,纤维沥青混凝土开裂具有分形特征,为此,通过观察在温度、荷载作用下不同纤维含量的沥青混凝土的开裂情况并提取相应的裂缝分布,应用分形维数来研究纤维沥青混凝土在低温时裂缝的生长情况,建立温度、荷载与分形维数之间的关系,从而通过分形维数的变化规律,描述纤维沥青混凝土裂缝生成及扩展过程,为纤维沥青混凝土的开裂研究提供了一种新的思路。

关键词：纤维沥青混凝土低温开裂裂缝提取分形特征分形维数

基于多种路用环境下对布敦岩沥青混凝土低温开裂特性的分析

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材料科学与工程学报 2023年第3期41卷 514-521页

作者：闫景晨陈秀楠马炎沛内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 中国第七工程局有限公司西南分公司工程部重庆400000

本研究通过冻断试验和三点弯试验分别对五种路用环境下的布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土进行低温抗裂对比分析,并通过数值模拟试验从试件损伤和能量耗散两方面进行布敦岩沥青混凝土低温开裂机理研究。结果表明:... 详细信息

本研究通过冻断试验和三点弯试验分别对五种路用环境下的布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土进行低温抗裂对比分析,并通过数值模拟试验从试件损伤和能量耗散两方面进行布敦岩沥青混凝土低温开裂机理研究。结果表明:布敦岩沥青混凝土具有比其他两种沥青混凝土更高的转化点温度,但在冻结时的断裂强度和冻断温度略低于SBS改性沥青混凝土,而优于基质沥青混凝土。在低温下,布敦岩沥青混凝土的应变能密度大于基质沥青混凝土,略低于SBS改性沥青混凝土,这表明在基质沥青中掺加适量的布敦岩沥青可以提高其抗温缩开裂性能。另外,布敦岩沥青混凝土在低温条件下弯曲破坏过程中只有少部分塑性变形,应变能以塑性变形的方式耗散较少,主要是通过脆性破坏产生的裂隙耗散。

关键词：布敦岩沥青混凝土低温开裂应变能密度损伤变量离散元

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基于二维离散元法的沥青混合料低温开裂研究

公路 2021年第3期66卷 299-303页

作者：夏怡邹飞贵州宏信创达工程检测咨询有限公司贵阳市550014 贵州省交通运输厅贵阳市550003

基于离散元软件PFC2D建立沥青混合料半圆弯拉试验数值模型,该模型开展半圆弯拉试验的模拟和分析,通过试验和模拟中荷载峰值对比,验证了模型的合理性与科学性,分析了沥青混合料空隙率、级配类型对断裂韧性的影响以及不同级配拉压力链与... 详细信息

基于离散元软件PFC2D建立沥青混合料半圆弯拉试验数值模型,该模型开展半圆弯拉试验的模拟和分析,通过试验和模拟中荷载峰值对比,验证了模型的合理性与科学性,分析了沥青混合料空隙率、级配类型对断裂韧性的影响以及不同级配拉压力链与断裂特性之间的联系。研究表明:纯I型断裂模式下,AC-5断裂韧性受空隙率影响较大,空隙率较低的沥青混合料具有较好的抗低温受拉开裂性能。其抗断裂能力与最大公称粒径成正相关,集料粒径对沥青混合料的混合断裂行为有显著影响,AC-13具有较高抗裂性。另外,接触拉压力链能够较好地表征混合模式下低温沥青混合料开裂特性与受力分布之间的联系。

关键词：沥青混合料半圆弯拉试验低温开裂离散元模型断裂韧性

玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土低温开裂特性

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中国科技论文 2023年第6期18卷 637-642页

作者：闫景晨刘松辉王崧内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室(内蒙古工业大学) 呼和浩特010051

为了探究玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土在寒冷地区的适用性,通过小梁弯曲试验、数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术与低温约束应力试验,对布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥... 详细信息

为了探究玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土在寒冷地区的适用性,通过小梁弯曲试验、数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术与低温约束应力试验,对布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土的低温开裂特性进行研究。结果表明:在低温条件下,玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土变形能力强,冻断温度及转化点温度低;较其他2种沥青混凝土损伤因子达到1所需的时间长,裂缝宽度小,关键开裂点出现时间晚。宏细观分析均表明,玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土的低温抗裂性能优异。

关键词：玄武岩纤维布敦岩沥青数字图像相关(DIC) 低温开裂

高寒地区沥青路面低温开裂机理及防治措施研究

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高寒地区沥青路面低温开裂机理及防治措施研究

作者：刘道坤重庆交通大学

学位级别：硕士

低温开裂作为高寒地区沥青路面的主要病害,不仅破坏了路面的连续性和美观性,而且水分会沿着裂缝下渗,在冻融循环的作用下产生松散、网裂、沉陷等病害,更为严重的将会使基层软化,导致路面承载能力下降,降低路面的使用寿命。高寒地区沥青... 详细信息

低温开裂作为高寒地区沥青路面的主要病害,不仅破坏了路面的连续性和美观性,而且水分会沿着裂缝下渗,在冻融循环的作用下产生松散、网裂、沉陷等病害,更为严重的将会使基层软化,导致路面承载能力下降,降低路面的使用寿命。高寒地区沥青路面低温开裂的产生受到路面结构、材料、外界环境、降温等多种因素的影响,尤其是高寒地区寒潮的到来引发的短时间内路面开裂破坏现象尤为普遍,使得其产生的原因较为复杂,而已有研究多针对非高寒地区或温度循环对路面疲劳裂缝的影响,较少考虑高寒地区特殊气候条件寒潮或寒流降温的作用。因此,开展高寒地区沥青路面低温开裂机理及防治措施的研究是很有必要的,可为高寒地区沥青路面结构设计、材料选择、低温开裂防治提供理论依据和参考,具有重要的实际工程应用价值。本文以高寒地区沥青路面低温开裂为研究背景,在对高寒地区环境特征分析的基础上,通过有限元软件ABAQUS建立高寒地区温度骤降下的沥青路面温度场模型及温度应力模型来分析沥青路面低温开裂机理;借助小梁低温弯曲试验,研究不同沥青、级配及添加纤维对沥青混合料低温抗裂性的影响,并从材料选择、结构设计、施工控制等方面给出低温开裂的防治措施。主要研究内容如下:(1)高寒地区环境特征及路面典型病害分析通过文献查阅及“中国气象数据网”相关气象数据,对以西藏地区为代表的高寒地区地理气候特征、路面结构及材料、路面典型病害类型及成因进行了调查和分析,为温度场及温度应力模型的建立奠定基础。(2)建立高寒地区沥青路面低温开裂分析模型讨论ABAQUS建模过程中,计算模型、分析工况、路面结构及材料参数、路面初始温度场、边界条件的确定过程,由此建立高寒地区沥青路面温度场及温度应力分析模型。(3)高寒地区沥青路面低温开裂机理分析在分析高寒地区沥青路面低温开裂影响因素的基础上,从路面结构因素、材料因素及环境因素三个方面分析其对降温过程中沥青路面温度场及温度应力的影响规律,以揭示高寒地区沥青路面低温开裂的机理。(4)高寒地区沥青路面低温开裂防治措施研究以小梁低温弯曲试验为基础,研究了AC-13、SMA-13级配,基质沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青及添加聚酯纤维对沥青混合料低温抗裂性的影响,并从材料选择、结构设计、施工控制方面给出了高寒地区沥青路面低温开裂的防治措施。

关键词：高寒地区沥青路面低温开裂温度场温度应力防治措施

水-荷载耦合作用下沥青混凝土低温开裂行为的试验研究

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水-荷载耦合作用下沥青混凝土低温开裂行为的试验研究

作者：卢辉成都理工大学

学位级别：硕士

沥青路面是我国高速公路的主要结构形式,沥青路面开裂作为一种影响较为严重的病害,是国际公路交通行业所面临的主要问题之一,且其成因复杂、种类繁多,更加大了防治难度。路面裂缝通常在水分、荷载、温度的综合作用下逐步扩展,形成稠密... 详细信息

沥青路面是我国高速公路的主要结构形式,沥青路面开裂作为一种影响较为严重的病害,是国际公路交通行业所面临的主要问题之一,且其成因复杂、种类繁多,更加大了防治难度。路面裂缝通常在水分、荷载、温度的综合作用下逐步扩展,形成稠密、相互联系的复杂开裂状态,致使材料微缺陷逐渐萌生、扩展直至造成不可逆的材料宏观性能劣化,导致路面使用性能和服务年限大幅削弱。因此,开展水-荷载耦合作用下沥青混凝土低温开裂行为的研究具有重要的科学意义和实用价值。(1)基于真空饱水试验,确定浸水时间与沥青混凝土含水率的关系,分析材料宏观组成对其的影响规律,在此基础上,制备不同含水率的沥青混凝土SCB试件,利用X-ray CT扫描设备和数字处理技术,研究不同温度下SCB试件内部水分的分布特征,并分析含水率、温度、材料宏观组成对水分分布的影响规律。(2)通过SCB试验,在不同含水率、温度、断裂失效模式下开展了各类型沥青混凝土的SCB试验,获取荷载峰值时刻所对应的沥青混凝土断裂韧性、断裂能,并分析各因素对沥青混凝土低温断裂特性的影响规律,从力学性能演化的角度揭示水-荷载耦合作用下沥青混凝土宏观低温性能的劣化规律。结果表明,温度和断裂失效模式对沥青混凝土的低温性能影响最大。(3)基于沥青混凝土水分细观分布特征研究结果,结合SCB试验,获取失效试件的断裂长度和裂缝的分布,分析水分、断裂失效模式、温度、材料宏观组成对沥青混凝土宏观开裂行为的影响规律,从裂缝传播的角度揭示水-荷载耦合作用下沥青混凝土宏观低温性能的劣化规律。综上所述,本文对于研究水-荷载耦合作用造成的沥青混凝土开裂行为和整体断裂性能衰减有一定价值,也为研究沥青路面材料的破坏机理奠定基础。

关键词：沥青混凝土低温开裂水分细观分布断裂失效模式水-低温-荷耦合作用

基于老化沥青砼应力松弛特性的沥青路面低温开裂研究

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基于老化沥青砼应力松弛特性的沥青路面低温开裂研究

作者：吴文彪长沙理工大学

学位级别：硕士

沥青路面的低温开裂是国内外普遍存在的问题,它与沥青混凝土的抗拉强度、应力松弛特性以及材料的收缩性能有着密切的关系。其中沥青混凝土的应力松弛性能是影响沥青路面低温开裂的主要因素。而沥青材料的老化,会使沥青路面应力松弛性能... 详细信息

沥青路面的低温开裂是国内外普遍存在的问题,它与沥青混凝土的抗拉强度、应力松弛特性以及材料的收缩性能有着密切的关系。其中沥青混凝土的应力松弛性能是影响沥青路面低温开裂的主要因素。而沥青材料的老化,会使沥青路面应力松弛性能下降,从而导致沥青路面的低温抗裂性能显著降低。本文通过不同老化程度和不同温度下AC-13C型沥青混合料的应力松弛试验,结合时间-温度的等效关系原理和W.L.F.公式分析得出不同老化程度沥青混合料的松弛模量主曲线簇,采用不同粘弹性模型对松弛模量主曲线进行了拟合,根据拟合结果推荐采用六单元广义麦克斯韦模型进来表征沥青混合料的应力松弛性能,同时应用非线性回归方法得到了不同老化程度的沥青混合料在-5℃时的粘弹性模型参数值。根据不同老化程度的沥青混合料的应力松弛试验结果,以材料粘度的自由体积理论为基础,推导出了沥青混合料的老化程度与温度之间的等效关系式,从而,老化后沥青混合料的松弛模量可以用没有老化的沥青混合料在温度相对较低时的松弛模量来等效代替。基于沥青混合料的应力松弛试验,建立了考虑降温过程中沥青混凝土的应力松弛效应的沥青路面低温状态下的温度应力计算公式,针对不同老化程度的沥青路面,计算了不同降温速率条件下的温度应力,结果表明随着老化程度的增加,由于其松弛性能越来越差和劲度模量的逐渐增大,导致温度应力越来越大。通过不同老化程度的沥青混合料进行不同温度下的直接拉伸试验,获得了不同老化程度沥青混合料在不同温度下的抗拉强度和极限拉应变。根据沥青路面温度应力与相应条件下的抗拉强度关系,确定了预估沥青路面开裂温度的方法;并预估出了不同老化程度的沥青路面在降温速率为δ= -10℃/h时的低温开裂温度。结果表明:老化对沥青路面的低温开裂具有较大影响,老化程度越高,沥青路面的低温开裂温度越高,越易产生低温开裂。最后,在上述工作的基础上,分析了本文研究中尚存在的不足之处,并对一步工作的开展,提出了一些观点和建议。

关键词：低温开裂老化应力松弛沥青路面时温等效粘弹性广义麦克斯韦模型

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高速公路高模量沥青混凝土基层低温开裂研究

建筑机械 2024年第10期 187-192页

作者：王鑫雨杨涛中交二公局海外事业部(国际公司) 陕西西安710065

与传统沥青混凝土相比,高模量沥青混凝土具有提高路面抗变形能力及延长路面疲劳寿命等优点,但其低温抗裂性能较差。文章通过对某高速公路路面基层所用高模量沥青混凝土的现场试验和室内试验,结合计算分析,研究了路面低温开裂的原因及机... 详细信息

与传统沥青混凝土相比,高模量沥青混凝土具有提高路面抗变形能力及延长路面疲劳寿命等优点,但其低温抗裂性能较差。文章通过对某高速公路路面基层所用高模量沥青混凝土的现场试验和室内试验,结合计算分析,研究了路面低温开裂的原因及机理,提出了HMAC应用的技术要求,并研究分析了路面取芯的裂缝开展机理、目测评估及试验结果;从气温、路面温度、沥青性能等级评定、施工层均匀性、HMAC层温度应力计算等方面分析了裂缝产生的原因。研究结果表明,造成路面基层低温开裂的主要原因是混合料硬度太高,导致在基层施工完成后粘合层及磨耗层对HMAC的保护作用降低。采用高模量沥青混凝土作为粘结层和沥青基层时,由于路面的抗低温开裂能力低于常规沥青混凝土,因此宜采用磨耗层,提高基层的抗低温开裂能力。

关键词：高模量沥青混凝土低温开裂温度应力横向开裂磨耗层