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半柔性路面材料抗疲劳性能的试验研究

半柔性路面材料抗疲劳性能的试验研究

作者：吴丹重庆交通大学

学位级别：硕士

半柔性路面是一种新型的路面结构形式,它是指在大空隙母体沥青混合料（空隙率高达20%8%）中,灌入以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的路面。半柔性路面其兼顾刚性和柔性两种路面的优点、摒弃两者缺点的路面结构,其在国外得到了广泛的应... 详细信息

半柔性路面是一种新型的路面结构形式,它是指在大空隙母体沥青混合料（空隙率高达20%8%）中,灌入以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的路面。半柔性路面其兼顾刚性和柔性两种路面的优点、摒弃两者缺点的路面结构,其在国外得到了广泛的应用,但在国内,对其研究和应用尚处于起步阶段,因此,对其进行研究具有一定的现实意义。论文在参考国内外相关研究成果的基础上,首先确定满足要求的大空隙母体沥青混合料以及水泥基砂浆配合比;然后通过试验研究,并和普通AC-16沥青混凝土进行对比,表明其具有优良的路用性能;对半柔性路面材料进行四点弯曲疲劳试验,表明半柔性路面材料的疲劳性能优于普通沥青混合料,并得到了置信度90%,存活率95%的疲劳方程。对影响半柔性路面材料疲劳性能的因素进行分析,通过不同频率（10HZ和15HZ）、不同温度（5℃、15℃和40℃）、不同砂浆（普通砂浆和聚合物砂浆）的疲劳试验,对半柔性路面材料的疲劳性能进行评价。通过室内试验得到了半柔性路面材料的设计参数——劈裂强度、抗压回弹模量,以及半柔性路面材料的抗拉强度结构系数。并推荐几种典型的路面结构。

关键词：半柔性路面材料配合比设计四点弯曲疲劳方程抗拉强度结构系数典型结构

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基于振动法的基层材料路用性能研究

基于振动法的基层材料路用性能研究

作者：苏健长安大学

学位级别：硕士

随着高速公路的快速发展和压实工艺的提高，重型击实法和静压成型法已经落后于生产实际，不能够最大限度地模拟基层实际施工条件，致使室内试验结果与基层实际应用效果出入较大，无法有效控制现场施工质量，据此设计的基层材料和路面结... 详细信息

随着高速公路的快速发展和压实工艺的提高，重型击实法和静压成型法已经落后于生产实际，不能够最大限度地模拟基层实际施工条件，致使室内试验结果与基层实际应用效果出入较大，无法有效控制现场施工质量，据此设计的基层材料和路面结构失去真实性和可靠性。振动试验方法能较好地模拟实际碾压效果。为此，本文开展基于振动压实法的水泥稳定碎石和级配碎石路用性能研究，具有现实意义。论文首先分析振动压实仪工作原理，提出了适用于水泥稳定碎石和级配碎石的振动压实试验方法，并进行了多级嵌挤骨架密实级配的设计;对水泥稳定碎石路用性能进行研究，建立抗压强度与劈裂强度、抗压强度与回弹模量间的关系式;通过开展冲刷性能的研究，建议采用30min累计冲刷率来评价水泥稳定碎石的冲刷性能;对水泥稳定碎石干缩和温缩机理进行探究，通过研究干缩应变的变化规律，制定水泥稳定碎石的干缩敏感性等级评定标准，并建议采用第7d的干缩应变评价水泥稳定碎石的干缩特性;研究温缩应变的变化规律，建议采用最大温缩系数评价水泥稳定碎石的温缩特性;运用劈裂疲劳试验，建立水泥稳定碎石疲劳方程，并研究了疲劳特性和疲劳机理;采用沥青混合料车辙试验研究了级配碎石的抗塑性变形能力，建议用稳定指数（SI）来评价级配碎石的抗塑性变形能力。

关键词：水泥稳定碎石级配碎石振动试验方法级配设计干缩和温缩疲劳方程抗塑性变形能力

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无机结合料稳定类基层疲劳损坏预估模型研究

无机结合料稳定类基层疲劳损坏预估模型研究

作者：李小刚长安大学

学位级别：硕士

本文在总结国内外无机结合料稳定类基层材料疲劳试验研究的基础上，对三种常见的无机结合料稳定类基层材料进行疲劳性能研究。在对三种结构的水泥稳定碎石(悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构)、两种结构的二灰稳定碎石(悬浮密... 详细信息

本文在总结国内外无机结合料稳定类基层材料疲劳试验研究的基础上，对三种常见的无机结合料稳定类基层材料进行疲劳性能研究。在对三种结构的水泥稳定碎石(悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构)、两种结构的二灰稳定碎石(悬浮密实结构、骨架密实结构)、均匀密实结构的水泥稳定细料土进行室内三分点加载疲劳试验的基础上，采用威布尔分布理论对疲劳数据进行处理，得到各自的室内疲劳预估模型，并结合实际路面的情况对室内疲劳预估模型进行修正。对不同结构不同材料的疲劳预估模型进行对比分析，得出二灰稳定碎石的疲劳性能优于水泥稳定碎石和水泥稳定土;悬浮密实结构的疲劳性能优于骨架密实结构的;骨架空隙结构水泥稳定碎石的疲劳性能相对较好的原因是因为在成型梁的时候在梁的底部形成了一层水泥浆体。

关键词：半刚性基层材料结构疲劳寿命威布尔分布疲劳方程

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耐久性半刚性基层材料设计

耐久性半刚性基层材料设计

作者：周浩长安大学

学位级别：硕士

半刚性基层沥青路面是我国当前最主要的路面结构。作为路面的主要承重层,无机结合料稳定类基层材料的抗拉疲劳强度是主要性能。有必要通过合理的组成设计改善其疲劳性能。论文研究了几种半刚性材料的疲劳特性,以及这个过程中模量的衰减... 详细信息

半刚性基层沥青路面是我国当前最主要的路面结构。作为路面的主要承重层,无机结合料稳定类基层材料的抗拉疲劳强度是主要性能。有必要通过合理的组成设计改善其疲劳性能。论文研究了几种半刚性材料的疲劳特性,以及这个过程中模量的衰减情况。重点是骨架密实水泥稳定碎石,作为对比,研究了悬浮密实水泥稳定碎石以及水泥粉煤灰稳定碎石。对各种材料进行室内三分点加载疲劳试验的基础上,采用威布尔分布理论对疲劳数据进行处理,得到各自的室内疲劳预估模型。通过采集每种材料在疲劳加载过程中试件底部的应变变化,对试件中部底面的拉应变进行分析,得到了疲劳过程中各种材料性能衰变规律。为了进一步说明材料组成对疲劳性能的影响,在总结国内外无机结合料稳定类基层材料疲劳试验研究的基础上,得到了材料组成、若干参数与疲劳性能的关系。尝试用灰关联理论来研究各种材料组成对疲劳性能的综合影响,从而更好的了解组成对半刚性材料疲劳性能的影响,并最终提出具有优良疲劳性能的半刚性材料组成设计方法。

关键词：半刚性基层灰色关联分析疲劳方程衰变规律材料组成

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几种功能型沥青基复合材料疲劳特性研究

几种功能型沥青基复合材料疲劳特性研究

作者：李宁武汉理工大学

学位级别：硕士

随着现代科学技术的不断进步,沥青混凝土越来越向功能化、智能化发展。尽管功能型沥青基复合材料已被研究开发多年,但是还未被广泛的工程应用,主要问题在于功能型材料在满足特殊功用的同时,其路用性能有不同程度的降低。疲劳损伤是路面... 详细信息

随着现代科学技术的不断进步,沥青混凝土越来越向功能化、智能化发展。尽管功能型沥青基复合材料已被研究开发多年,但是还未被广泛的工程应用,主要问题在于功能型材料在满足特殊功用的同时,其路用性能有不同程度的降低。疲劳损伤是路面破坏的主要形式之一,研究沥青混合料在一定的交通和环境条件下的疲劳特性对于功能型沥青路面设计是十分重要的。本文选取导电、阻燃及层状硅酸盐纳米沥青基复合材料为研究对象,在不同试验条件下研究其疲劳特性,建立疲劳寿命预估方程。首先在以往的研究基础之上选择最优的制备方法,制备出导电、阻燃及层状硅酸盐纳米沥青基复合材料,检测其沥青及沥青混合料的常规性能。试验表明:掺入阻燃剂及层状硅酸盐对基质沥青进行改性后,针入度及针入度指数降低,沥青的软化点升高,有利于改善沥青的温度敏感性和高温稳定性,但延度降低。功能沥青基复合材料的部分常规路用性能会有所下降,其中导电沥青基复合材料下降的较为明显,导电相材料对于其高温稳定性、强度和水稳定性影响最大。采用小梁四点弯曲疲劳试验,运用现象学法及耗散能疲劳理论,将三种功能型沥青基复合材料的抗弯曲疲劳特性与普通沥青混凝土进行对比。研究表明:低温时功能型沥青基复合材料的弯曲劲度受应变影响较小,常温时较大,纳米沥青基复合材料在低温下抗弯曲疲劳特性良好,导电沥青基复合材料的极限弯拉应变最小,抗弯曲疲劳性能较差。材料的累积耗散能均与疲劳寿命成正比,低温下纳米沥青基复合材料消耗相同能量时疲劳寿命较高,导电沥青基复合材料疲劳破坏速率最大;常温下阻燃沥青基复合材料累积疲劳破坏速率最小。采用间接拉伸疲劳试验,研究材料的抗间接拉伸疲劳特性,并建立两种温度下材料的疲劳寿命方程。研究表明:常温时功能型沥青基复合材料的疲劳性能均好于普通沥青混凝土,其中纳米沥青基复合材料疲劳性能最好,但其疲劳寿命受应力大小影响较大。

关键词：功能型沥青基复合材料疲劳寿命耗散能疲劳方程

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多壁碳纳米管水泥基复合材料疲劳性能研究

多壁碳纳米管水泥基复合材料疲劳性能研究

作者：郭培培广西科技大学

学位级别：硕士

水泥基复合材料为脆性材料,抗拉强度低,为改善水泥基复合材料的力学性能许多研究者通过加入宏观纤维来改善其抗拉强度。水泥基复合材料的破坏多为微观裂纹在荷载作用下扩展造成的,多壁碳纳米管具有优异力学性能的纳米级纤维,是从微观改... 详细信息

水泥基复合材料为脆性材料,抗拉强度低,为改善水泥基复合材料的力学性能许多研究者通过加入宏观纤维来改善其抗拉强度。水泥基复合材料的破坏多为微观裂纹在荷载作用下扩展造成的,多壁碳纳米管具有优异力学性能的纳米级纤维,是从微观改善基体的结构的一种增韧材料,解决宏观纤维不能阻碍微孔裂缝的产生和发展等问题。本文通过在水泥基复合材料中掺入不同量的多壁碳纳米管,经过一定的试验步骤制成40mm×40mm×160mm的试件小梁,研究不同掺量多壁碳纳米管对试件基础力学性能的影响,得出掺量最优值。通过SEM微观分析多壁碳纳米管在基体中的分布状况,研究碳纳米管对水泥基体微观结构的改善。将不同掺量多壁碳纳米管的试件小梁分6组进行疲劳试验,研究多壁碳纳米管掺量对试件疲劳寿命的影响,分析应变随循环加载次数变化的包络图。运用两参数和三参数威布尔分布统计理论分析疲劳寿命的分布规律。在不同失效概率p′（存活率p）下得出疲劳方程参数,分析p′-S-N曲线分析。本文研究的主要结论为:（1）少量多壁碳纳米管掺入可以有效改善水泥基复合材料的力学性能。碳纳米管减少和阻碍微裂缝的产生与发展,填充基体中的微孔隙。水泥与碳管连接、碳管与碳管连接,在水泥基中以化学键作用力构建网状体系,多壁碳纳米管起桥梁和拔出作用。（2）不同应力水平下,不同掺量的碳纳米管试件的应变-疲劳寿命曲线分三个阶段,即:应变迅速产生阶段-稳定发展阶段-迅速发展阶段。（3）多壁碳纳米管水泥基复合材料疲劳寿命回归分析的相关系数接近于1,呈线性相关,服从威布尔分布规律。（4）考虑不同失效概率下的疲劳寿命,回归分析双对数疲劳方程关系图,建立p（28）5.0’下的双对数疲劳方程。分析相关系数,发现双对数疲劳方程适用于素水泥基复合材料试件和多壁碳纳米管掺量较少的试件。

关键词：多壁碳纳米管水泥基复合材料基础力学性能疲劳寿命疲劳应变疲劳方程

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重庆市国省干线公路重载状况及影响分析

筑路机械与施工机械化 2016年第5期33卷 43-46,50页

作者：钟志明王庆珍赵桂香重庆交通建设(集团)有限责任公司重庆401120 重庆市公路局重庆401147 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

为分析国省干线公路交通量、重载现状及对路面病害、疲劳寿命的影响,基于重庆市历年统计数据,分析了重载交通与路面病害的相关性,探讨了路面疲劳寿命的影响因素。结果表明:干线公路超载重载现象普遍且严重;疲劳寿命随轴载增加呈负幂函... 详细信息

为分析国省干线公路交通量、重载现状及对路面病害、疲劳寿命的影响,基于重庆市历年统计数据,分析了重载交通与路面病害的相关性,探讨了路面疲劳寿命的影响因素。结果表明:干线公路超载重载现象普遍且严重;疲劳寿命随轴载增加呈负幂函数关系,当轴载由100kN增大至300kN时,疲劳寿命折减约97%;重载是引起重庆地区国省干线公路路面破坏、缩短路面使用寿命的主要因素之一。

关键词：干线公路超载重载疲劳寿命疲劳方程

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水泥稳定类基层材料疲劳性能研究

水泥稳定类基层材料疲劳性能研究

作者：沈鹏长安大学

学位级别：硕士

半刚性基层沥青路面是我国当前最主要的路面结构之一,准确把握水泥稳定类基层材料的疲劳性能具有非常重要的意义。论文对半刚性基层沥青路面设计指标和水泥稳定类基层材料疲劳破坏机理进行理论分析,对同一级配加不同剂量凸石剂和三种不... 详细信息

半刚性基层沥青路面是我国当前最主要的路面结构之一,准确把握水泥稳定类基层材料的疲劳性能具有非常重要的意义。论文对半刚性基层沥青路面设计指标和水泥稳定类基层材料疲劳破坏机理进行理论分析,对同一级配加不同剂量凸石剂和三种不同结构的水泥稳定类基层材料进行室内三分点疲劳加载试验,采用威布尔分布理论对疲劳数据进行处理,得到各自的室内疲劳寿命预估模型,并结合实际路面使用情况对室内疲劳寿命预估模型进行修正。对以往的经典疲劳方程进行分析总结,对不同结构的疲劳寿命预估模型进行疲劳性能对比分析,加10%凸石剂的疲劳性能优于不加凸石剂和加15%凸石剂的疲劳性能,三种不同结构类型中,课题组推荐结构疲劳性能优于其它结构,达到了基层长寿命疲劳寿命的要求,并对三种结构水泥稳定类基层材料进行室内力学性能试验,对振动成型和静压成型试件的力学性能进行分析研究,回归建立静压成型和振动成型各力学指标的方程。通过对不同结构水泥稳定类基层材料的疲劳性能分析和力学性能分析。

关键词：半刚性基层疲劳寿命疲劳方程力学性能应力比

基于试验路的乳化沥青冷再生混合料动态参数和疲劳性能研究

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基于试验路的乳化沥青冷再生混合料动态参数和疲劳性能研究

作者：吕健涵山东建筑大学

学位级别：硕士

近年来,随着公路使用年限的增加,一些公路的路用性能下降,这些路面已进入大、中修养护期,势必产生大量的废旧沥青混合料,因此,路面再生技术越来越受到人们的重视。乳化沥青冷再生混合料相对传统热拌沥青混合料,生产过程相对环保,且可以... 详细信息

近年来,随着公路使用年限的增加,一些公路的路用性能下降,这些路面已进入大、中修养护期,势必产生大量的废旧沥青混合料,因此,路面再生技术越来越受到人们的重视。乳化沥青冷再生混合料相对传统热拌沥青混合料,生产过程相对环保,且可以最大程度的对废旧沥青混合料进行回收处理,所以对其开展研究具有重大的经济和环境效益。不同于一般研究方式,本文采用一种室内试验与试验路相结合的方式进行乳化沥青冷再生混合料动态参数和疲劳性能的研究。本文首先对原材料的各项性能进行检测,采用旋转压实法成型乳化沥青冷再生混合料试件,确定了乳化沥青冷再生混合料的配合比及最佳沥青用量和最佳含水率等指标;然后以室内试验配比为依据,对相关试验路段的铺筑过程进行了介绍(进行了试验路铺筑和现场压实度、强度等指标的检验);最后对试验路进行大规模取芯、取梁工作,开展了劈裂试验、动态模量试验、疲劳试验、OT (动态拉伸)试验,在对现场试件进行测试的基础上,对比分析了室内成型试件与试验路取回芯样之间性能的差异,并探讨了基于冷再生混合料的路面结构组合设计。通过研究发现,乳化沥青冷再生混合料最佳沥青用量3.4%,最佳含水率3.5%;通过对比乳化沥青冷再生试验路芯样和室内成型试件的劈裂数据后发现,试验路取回芯样整体劈裂强度高于实验室成型试件劈裂强度;通过对比乳化沥青冷再生混合料试验路芯样和热拌沥青混合料(HMA)动态模量、相位角后发现,乳化沥青冷再生混合料温度敏感性较热拌沥青混合料(HMA)低;通过对比乳化沥青冷再生试验路芯样和室内成型试件的动态模量、相位角后发现,乳化沥青冷再生试验路取回的芯样相比室内成型试件的模量较高,相位角较小,试验路芯样强度较高;对取回芯样进行动态拉伸(OT)试验,发现该种乳化沥青冷再生混合料具有一定的抵抗反射裂缝性能;对试验路取回芯样精确加工,进行了四点弯曲疲劳试验,得出疲劳方程,采用BISAR软件进行计算,得出设计路面使用寿命接近500万次,可以承受年限内交通荷载作用的结论。

关键词：乳化沥青冷再生动态模量试验路四点弯曲疲劳试验疲劳方程