理论教育 沥青混合料冲击剪切下的变形特性研究

沥青混合料冲击剪切下的变形特性研究

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:现将国内外针对沥青混合料剪切流变性能的相关成果总结如下:1974 年,JF Hills 等利用单轴蠕变试验对不同沥青混合料在荷载作用下蠕变和车辙的关系进行了研究,分析了其变形规律[22]。由此可见,国内外学者均已经认识到沥青混合料抗剪切流变性能不足是沥青路面产生车辙、推移等病害产生的主要原因,并对沥青混合料剪切流变性能进行了大量研究。

沥青混合料冲击剪切下的变形特性研究

经上文分析,研究沥青混合料抗车辙、抗永久变形等性能,往往要研究沥青混合料的剪切流变特性。现将国内外针对沥青混合料剪切流变性能的相关成果总结如下:

1974 年,JF Hills 等利用单轴蠕变试验对不同沥青混合料在荷载作用下蠕变和车辙的关系进行了研究,分析了其变形规律[22]

1987 年,美国启动了SHRP,在SHRP 的资助下,1994 年Sousa 等通过研究发现沥青路面发生永久变形的破坏机理为剪切变形和压密变形,并指出车辙主要是由沥青混合料横向塑性流动引起的[23]

2005 年,Dae Wook Park 等为了模拟沥青混合料的永久变形提出了一种黏弹塑性连续介质模型,通过单轴压缩试验和恒高度剪切试验(SST-CH)确定了黏弹塑性本构模型的参数[24]

2007 年,L Uzarowski 等通过室内汉堡车辙试验和三轴重复蠕变试验对沥青混合料变形进行了研究,并用有限元软件模拟了沥青混合料非线性黏弹性行为[25]

2009 年,IL Al-Qadi 等通过室内蠕变试验,研究了沥青混合料在中、高温条件下的变形规律,建立了时间硬化模型,并用有限元软件模拟了沥青混合料在重载作用下永久变形的变化规律[26]

2012 年,C. Celauro 等提出了一个参数较少、计算量较低的分数阶模型来预测沥青混合料的蠕变和恢复行为,并采用单轴压缩蠕变试验对所提出的模型进行了校准[27]

2014 年,ER Brown 等通过室内蠕变试验,研究了沥青混合料在荷载作用下有侧限和没有侧限两种情况的变形规律,并与现场交通荷载作用下的变形规律进行了比较,最后得出具有侧限的蠕变试验跟现场变形情况相吻合[28]

2014 年,I. Hafeez 等选取不同的沥青混合料,利用动态模量试验得到水平移位因子,预测了沥青混合料在荷载作用下的变形规律,并采用轮辙试验进行了验证[29]

2016 年,Ghazi G. Al-Khateeb 采用单轴动态蠕变试验和简单性能试验(SPT)研究了沥青混合料抗车辙性能。结果表明,流动数试验和动态蠕变试验结果随试验温度的不同而不同,有时甚至表现出相反的行为。研究发现SPT 流动数试验具有较好的准确性和重现性[30]

2017 年,Hasan Taherkhani1 等采用单轴动态蠕变试验研究了不同应力水平、不同温度及不同掺量下尼龙纤维对沥青混合料蠕变的影响规律[31]

在我国,2005 年,周晓青利用MTS810 型液压伺服试验系统和旋转压实仪(SGC)进行沥青混合料五级单轴压缩蠕变试验,研究了重载作用下沥青混合料高温性能[32]

2006 年,张裕卿等对Sup-20 沥青混合料进行了三轴重复荷载蠕变试验,得出的变形数和斜率都可以较好地评价沥青混合料高温性能,而永久变形和拟合出的截距相关性较差[33]。(www.daowen.com)

2007 年,曹丽萍等通过研究上海市温度分布规律,采用路面分析仪在室内研究了沥青路面不同温度下的变形规律,得出中低温度下沥青路面累积变形也不能忽略[34]

2008 年,冯林利用动态蠕变试验及单轴静载蠕变试验,对沥青混合料变形特性进行了研究,提出了沥青混合料非线性静态蠕变损伤模型及动态蠕变损伤模型[35]

2009 年,彭卫兵等应用ABAQUS 建立半刚性基层沥青路面三维计算模型,分析了沥青路面在刹车荷载反复作用下剪应力与水平位移的变化规律,得出加速度及阻尼比对路面残余水平位移影响较大,反复刹车作用次数达到106 次后就会出现波浪及车辙病害[36]

2011 年,纪小平对三种路面结构在不同的温度、不同轴载作用下进行ALF 加速加载车辙试验,得出车辙主要发生在中、上面层,下面层最小,建议应该分层控制车辙,提高主车辙区的技术标准[37]

2012 年,高二利通过动态蠕变试验,研究了沥青混合料动态蠕变模量 Sdy ,并分析了动态蠕变模量 Sdy 与单轴贯入模量Es 的关系[38]

2013 年,许严等采用单轴贯入重复剪切试验,研究了沥青混合料在荷载作用下的永久变形,得出荷载越大沥青混合料永久变形的速率越大,剪切疲劳寿命以及流动数越小[39]

2015 年,卢佩霞等采用UTM-25 伺服式材料测试系统,对掺加玄武岩纤维的AC-13 和SMA-13 的沥青混合料进行了动态蠕变试验研究[40]

2016 年,谢军等通过 CT 扫描与数字图像处理技术,分析了两种级配沥青混合料在蠕变剪切试验前后的粗集料运动规律,通过对比研究了颗粒组成对沥青混合料剪切性能的影响[41]

2016 年,姜明阳等利用MTS815 试验机对浇注式沥青混合料在不同应力水平、不同围压和不同温度条件下的三轴蠕变行为进行了研究[42]

2017 年,黎晓等采用单轴重复加载蠕变试验研究了不同温度和不同应力条件下PA-13 排水沥青混合料永久变形性能[43]

由此可见,国内外学者均已经认识到沥青混合料抗剪切流变性能不足是沥青路面产生车辙、推移等病害产生的主要原因,并对沥青混合料剪切流变性能进行了大量研究。从国内外研究成果可以看出,沥青混合料剪切流变性能的研究主要是从三个方面进行的:① 在静荷载或重复荷载作用下沥青混合料剪切流变规律的研究;② 在静荷载或重复荷载作用下沥青混合料剪切流变模型的研究;③ 采用一定的技术手段改善沥青混合料的剪切流变性能。从以上研究中不难看出,不管是从沥青混合料的抗剪性能进行研究还是从沥青混合料剪切流变性能进行研究,都是从宏观角度进行分析的,无法揭示沥青混合料剪切破坏内在的本质,要想解决这一问题还需要借助一定的手段从微细观角度深入分析。

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