沥青混合料高温性能评价指标概述
沥青混凝土高温性能指标概述
李清霞姚辉宁
（山东公路建设集团济南 250012）
摘要：通过对沥青混合料高温性能指标研究过程的回顾，先后介绍了从实际出发模拟车辙变形的试验，通过对路面结构应力的分析，获取混合料的抗剪切性能的试验，以及从设计模量本身出发，研究混合料模量与混合料性能的试验。
关键词：高温性能车辙剪切模量
1、背景
自从道路工程师使用沥青混凝土铺筑路面后，就在寻求评价沥青混合料高温性能的简单方法。历史上最广泛使用的马歇尔法，采用成型的圆柱体试件在60℃温度下抵抗荷载的能力评价混合料稳定性，但是其击实的成型方法并不能的模拟路面碾压成型过程，评价指标马歇尔稳定度也有很高的变异性，与路用性能并不存在好的相关性。
从上世纪70年代到80年代，一种新型混合料路用性能高温指标评价方法出现，即车轮在成型的板状沥青混合料上行驶，观察其沥青混合料的变形情况，这一时期，出现了很多该原理下的轮式试验测试设备，如轮辙仪，法国车辙仪(French Laboratory Rutting Tester)、诺丁汉车辙仪（Nottingham tester）、汉堡车辙仪（Hamburg Wheel Rut Tester）、沥青路面分析仪（APA）等。
图1法国车辙仪图2汉堡车辙仪
这些试验设备可以对试件所处环境进行模拟，如温度、湿度等，具有一定的实际意义，但是得到的轮辙变形结果如轮辙深度、相对变形量、动稳定度等只是一种经验指标，并且试验结果受到很多限制，如车轮形状、试件形状、试件与试模的边际效应等。因此必须从力学原理上研究车辙的产生机理，并使用相应的技术手段提高混合料的抗车辙能力。
2、力学分析
根据NCHRP A-318报告及其他大量研究认为，剪切变形是引起沥青混凝土路面车辙的主要因素。由于车轮荷载的剪应力超过沥青混合料的抗剪切强度，致使沥青混凝土出现了剪
切变形，剪切变形不断累积，生成了两侧隆起中间凹陷的路面车辙现象。
为研究路面结构内部受力情况，采用壳牌（shell）公司的bisar3.0进行分析计算，计算采用双圆垂直荷载体系下标准轴载BZZ-100作为设计应力，按一般高速公路设计选取结
构层组合以及各层层厚及设计模量。
表1普通路面结构数据表
层位厚度（cm）模量(MPa) 泊松比
上面层 4 1400 0.25
中面层 6 1400 0.25
下面层8 1500 0.25
基层30 600 0.25
路基50 0.35
计算双圆荷载中心的路面表面下剪切应力分布，距离x为各点到双圆荷载轮隙中心横向距
离，计算结果如表2。
表2 剪切应力分布表
0.26625 0.232 0.2157 0.1997 0.1851 0.1744 0.1577 0.1383 0.1149 0.08459 0.213 0.03679 0.08905 0.1175 0.1267 0.1268 0.118 0.105 0.08837 0.06643 0.1598 0.0065 0.01303 0.01826 0.02289 0.02661 0.0299 0.0319 0.03262 0.03224 0.1065 0.0231 0.06183 0.0799 0.07807 0.0667 0.05056 0.03407 0.01749 0.01216 0.0533 0.2158 0.1788 0.1433 0.1142 0.09276 0.0698 0.0498 0.03116 0.01054 0.03 0.07633 0.1065 0.09571 0.07722 0.06261 0.0469 0.0335 0.02121 0.0077
3、高温性能与抗剪能力
由图3可以看出，在沥青路面结构层中，中上面层受到比较的剪切应力，可以从混合料抗剪切性能方面研究其高温性能。
3.1简单剪切试验
SHRP 开发了一个简单剪切试验（SPT ）设备直接测量沥青混凝土的剪切特性，该设备是一套 液压伺服闭环试验系统，包括加载系统、试验控制系统、数值采集系统、环境控制箱和液压系统。试验过程是将圆柱体试件胶结在两块钢板之间，在试件的顶面和底面施加剪力，并且在试件上施加一个轴向力以保持试件的高度不变，这样就保证在整个试验过程中，试件的体积不变，试件的应力状态接近于纯剪切状态。目前，简单剪切试验的结果显示出了较大的变异性，由于公称最大粒径的原因，使得圆柱体的直径与高度受到了影响。因此需要改善圆柱体的尺寸或形状，有文献建议长高比不得小于3，并推荐使用长方体试件。
3.2单轴和三轴试验
将沥青混合料视为颗粒材料，采用摩尔-库仑强度理论分析沥青混合料的强度特性，通过单轴或三轴试验获得试验数据,采用公式（1）和公式（2）计算得到抗剪能力指标如?值。
?στtan a c += （1）
??
??
?
--+=-=]
sin )()[(21
cos )(21312121?σσσσσ?σστ （2） τ——剪应力
a σ——正应力
321σσσ、、——单位立方体三个方向的主应力 c ——粘聚力 ?——内摩阻角
一般认为单轴试验的温度条件和荷载水平与实际的路面温度和荷载水平相似，单轴试验是将圆柱体试件放在钢板与压头之间，通过压头施加荷载，获得试验数据，孙立军通过对道路实际荷载的分布研究及单轴试验的分析，给出了单轴贯入下的抗剪方程推导公式和抗剪基本参数
??????
?
-=-+--=)
cos sin 1(2)arcsin(3131??σσσσσσσ?u u
g g u g g c （3） 1
g σ
、3
g σ
——单轴贯入试验的第一和第三主应力
u σ——无侧限抗压试验的抗压强度
表3 单轴试验参数表
如试件的抗压强度为0.5MPa ，试件的贯入强度为1.5MPa 。 则MPa c o
1124.0)
6.41cos()6.41sin(1[25.06
.415
.01308.01475.15.01308.01475.1arcsin
MPa 5085.0339.05.1MPa
1308.00872.05.1MPa 1475.1765.05.10
m ax 21=-==-+--==?==?==?=?τσσ
根据摩尔-库仑原理，得到的混合料内摩擦角越大，则混合料抵抗剪切破坏的能力越强。 但是剪切应力仍然只是材料参数，虽然能够寻找材料的性能与高温性能的关系，仍无法与道路结构设计联系起来。
3、 动态模量与高温性能
在所有基于力学方法的沥青路面设计中，沥青混合料的模量是最重要的参数之一，也是连接材料性能与路面结构性能的桥梁，我国的《公路沥青路面设计规范》选取的是20℃静态抗压回弹模量。
仍以表1的路面结构厚度，变化各层模量进行计算，得到不同模量下的剪切应力值。由表4中可以看出，当模量增大时，对剪切应力有一定的影响，而高模量的沥青混凝土显然具
表4 模量变化表
层位 模量(MPa)1 模量(MPa)2
模量(MPa)3 上面层 1400 1400 1400 中面层 1400 2000 2500 下面层 1500 2000 2500 基层
600
600
600
路基 50 50 50
表4 不同模量下的剪切应力计算
模量值1 0.0231 0.06183 0.0799 0.07807 0.0667 0.05056 0.03407 0.01749 0.001216 模量值2 0.0186 0.05646 0.07959 0.08024 0.06863 0.05267 0.03583 0.01808 0.0034 模量值3
0.01565
0.05206
0.07813
0.08084
0.07024
0.0546
0.03756
0.01889
0.0049
有更高的剪切模量，在剪切应力变化不大的情况下，其剪应变更小，从而有更好的抗剪切能力，因此可以从模量角度来考虑沥青混合料的高温性能。
路面结构实际上受到车辆、气候、人文等因素的不断变化作用，它的实际工作状态无论是力学模型、材料的性质都与现行的静态力学体系有较大差距。由于沥青混合料材料的粘弹塑性性质，对时间的影响因素十分敏感，因此必须研究动态荷载作用下的路面结构的动力特性和动力参数，使得整个沥青路面结构设计体系由静态力学体系向动态力学体系发展。
据此美国的AASHTO2002沥青路面设计指南及NCHRP1-A 均将动态模量作为基本的设计参数。
动态模量是沥青混合料的基本特征之一，沥青混合料（HMA ）是一种线性的粘弹性材料，在连续的正弦荷载作用下，应力-应变关系可以用复合模量表达，
i E E E '
''
*+= 式中'E 、'
'E 分别是弹性模量和粘性模量
0'
'00'
/)sin(/)cos(εφσεφσ==E E （4）
0σ——最大压应力 0ε——最大可恢复轴向应变 φ——相位角
动态模量*E 是复合模量E*的绝对值，2
20
0)'()'(*E E E +==
εσ （5）
2002年，美国马里兰大学Witczak 教授利用西部环道试验（westrack ）、美国联邦公路局(FHWA)的加速加载试验（ALF ）等试验路的沥青混合料成型试件，在不同频率和温度下进行无约束加载动态模量试验，结果表明，沥青路面的永久变形与无约束的φsin /*E 有很
高的相关性。
2003年Zhou 及Scullion 对动态模量作为路用性能预测因子作了进一步的野外试验验证，利用SHRP SPS-1试验路评判混合料的抗车辙能力，也得到了较好的相关性，如动态模量增加，车辙减小；动态模量*E 与φsin /*E 高度相关。
由于动态模量测试试验手段昂贵复杂，因此研究者将动态模量与材料属性相结合，得到一些相关关系式。
Witczak 将美国沥青学会（AI ）提供的200多组混合料设计材料进行评估，得到2800多个动态模量数据，建立了HMA 动态模量*E 预估公式
)
log 393532.0log 313351.06031313.0(19
2
5.95.9075.075.42
075.0075.01005470.0)(000017.0003958.00021.0871977.30802208.0058097.0002841.0)(001767.002932.0249937.1log η?-?--++-+-+
+----+-=*f ba ba
e
P P P P VV
V V VV P P P E （6）
式中η——沥青粘度 f ——加载频率
ba V ——有效沥青用量
VV ——空隙率
19P 5.9P 75.4P 075.0P 为各自筛孔的通过率
2005年christensen 等人得到另一种预测模型
1
]
3VFA VMA 42000
100
/VMA 1)[
Pc 1(]]1000
VMA
VFA [3)100/1(4200000[P -*+
--+?*+-=*沥青
沥青G G VMA E c mix (7)
其中0.678
678
.0]
VMA
*G [
396]
*G VFA 3[P 沥青
沥青?+?+
=
VFA VMA
c (8)
VMA ——矿料间隙率 VFA ——沥青饱和度 *G ——沥青复合剪切模量
研究发现，19mm 及以上尺寸可以提供较高的动态模量，间断级配或较低的4.75通过
率的沥青混合料，同样可以产生较高的动态模量。空隙率与沥青用量增加都会降低动态模量，沥青的粘度降低也会降低动态模量。
4、总结
经过对高温性能评价指标的回顾，可以发现，评价指标的发展伴随着对沥青路面认识的不断加深，有越来越的相关学科加入进来进行研究，同时，伴随着结构与材料的一体化，整个沥青路面结构设计体系也在由静态向动态演变。
参考文献
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沥青混合料及其力学性能分析 摘要：目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式，沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能；为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化，近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析，其次对其力学性能做出了分析。 关键词：沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展，现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求，道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看，现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料，沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究，希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右，同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%，而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右，而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土（SAC） 多碎石沥青混凝土（SAC；）是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为；4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%，因此耐久性好、透水性小，但表面构造深度较小；同时由于细集料试用较多，粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中，因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显，从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土（LSAM） 根据以有的研究成果，LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响，甚至起着决定性的作用，也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标；骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图，此级配图是以Fuller最大密 实度理论（n=0.45）为基础，即此图的对角线即为最大密实度线，级配曲线越靠 近对角线，混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新，SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法，而改为仅对关键筛孔（如公称最
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沥青路面疲劳开裂的分析与防治 一、前言 随着公路交通量日益增长, 公路建设事业得到了迅猛发展, 截至2006 年底, 我国公路通车总里程达到348 万km, 高速公路达万km。2007 年, 我国计划建成高速公路5 000 km 以上, 并确保完成“五纵七横”国道主干线系统最后2 385 km 的建设任务。而沥青路面在整个公路网中的比例占到70%以上, 已经成为高等级公路的主要结构形式。但是,经过多年的使用和观测表明, 许多高速公路通车一年后路面就出现严重的桥头跳车和早期损坏, 有的通车几年后由于损坏严重、疲劳裂缝过多就不得不进行翻修, 使其使用性能大大降低。因此对疲劳裂缝产生的原因进行系统的分析, 提出经济、合理、适用的沥青路面结构, 并从设计、施工和养护等多方面对防止疲劳开裂和路面破坏提出有效的预防措施, 使其在高等级公路和地方公路建设中得到进一步推广应用, 发挥更大的社会经济效益。 二、开裂原因 随着传统的疲劳破坏理论的发展, 人们认识到,路面的破坏, 是由于荷载在路面材料中引起的重复加载疲劳应力, 超过了路面混合料的抗拉强度而发生的。美、英、苏、德等国, 根据十多年的大量试验,相继进行了基于疲劳强度理论在设计上的重大改革。并且, 目前各国沥青类路面设计仍主要沿用这种疲劳强度理论。 道路上的行车, 主要是汽车。汽车是路面服务的对象, 也是使路面结构破损、路基失稳的主要因素。但是随着交通量的增加、轴载的增大和公路上行车速度的提高、交通荷载的振动特性以及交通参数确定的合理性等交通荷载因素对沥青混凝土路面早期破损的影响是不容忽视的问题。
钻井液常规性能测试
中国石油大学（华东）油田化学基础实验报告 班级：石工1412 学号：姓名：教师：范鹏 同组者： 实验日期： 2016.9.28 实验一、钻井液常规性能测试 一、实验目的 1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法； 2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法； 3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法； 4、掌握钻井液密度的测定方法； 5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法； 二、实验装置 钻井液：400ml 高速搅拌机六速旋转粘度计打气筒失水仪滤纸量筒秒表钢板尺 PH试纸亚甲基兰溶液酸式滴定管玻璃棒 三、实验步骤 1、用高速搅拌器高速搅拌钻井液10min。 2、使用六速旋转粘度计测定并计算钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力； 3、使用打气筒滤失仪测定钻井液滤失量、泥饼厚度和pH值； 4、测定并计算钻井液膨润土含量； 5、学习并掌握测定钻井液密度的方法； 6、学习并掌握测定钻井液漏斗粘度的方法。
四、实验数据记录与处理 1.数据记录 实验二无机电解质对钻井液的污染及调整 污染实验数据班级汇总表
2.数据处理 本组实验所得数据处理结果: 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x12=6 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=12-7=5 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.022 Pa 钻井液膨润土含量= 泥甲V 01.0V ?×70100 ×1000=14.3×泥 甲V V =14.3× 2 6 5?=40.04 g/l （1）基浆： 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x11=5.5 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=11-7=4 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.533 Pa （2）加量0.25g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x16=8 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=4.088 Pa （3）加量0.50g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度 AV=0.5 x Ф600=0.5x18=9 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=18-15=3 mPa.s 动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=6.132 Pa （4）加量0.75g/100ml CaCl 2 泥浆： 表面粘度 AV=0.5 x Ф600=0.5x19=9.5 mPa.s
沥青混合料的疲劳试验及其影响因素
沥青混合料的疲劳试验及其影响因素 摘要：疲劳特性的研究方法概括起来包括两种即现象学法和力学近似法。应用现象学法主要是进行疲劳试验，得出疲劳寿命与施加应力或应变的关系。力学近似法是将应力状态的改变作为开裂、几何尺寸及边界条件、材料特性及其统计变异性的结果来考虑，并对裂缝的扩展和材料中疲劳的重分布所起的作用进行分析，从而它有助于人们认识破坏的形成和发展的机理。 关键词：沥青混合料疲劳特性现象学法力学近似法 1 概述 路面使用期间，在气侯环境因素和车轮荷载的重复作用下，损伤逐渐累积，路面结构强度逐渐下降，当荷载作用次数超过一定次数之后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过性能下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。这是由于材料内部存在缺陷或非均匀性，引起应力集中而出现微裂隙，应力的反复作用使微裂隙逐渐扩展、汇合，从而不断减少有效的承受应力的面积，造成材料的刚度和强度逐步下降，最终在反复作用一定次数后导致破坏。材料抵抗疲劳破坏的能力，可用达到疲劳破坏时所能经受的重复应力大小(或称疲劳强度)和作用次数(称为疲劳寿命)来表示。疲劳破坏是当前沥青路面破坏的主要形式之一。沥青路面的耐久性是指沥青路面在使用过程中承受各种外界因素的作用，其性质能保持稳定或较小发生变化的特性。沥青混合料的抗疲劳性能是评价沥青路面耐久性的一个重要指标。 2沥青混合料的疲劳试验 疲劳破坏作为沥青路面的三大破坏形式之一，人们对其试验研究方法给予了很大的关注，归纳起来可以分为四类：一是实际路面在真实行车荷载作用下的疲劳破坏试验，如美国的AASHO试验路，历时三年才完成；二是足尺路面结构在模拟行车荷载作用下的疲劳试验，包括环道试验和加速加载试验，如南非的重
浅析沥青混合料的技术性能和标准
2011年第8期（总第210期） 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No．8，2011（Sum No．210） 浅析沥青混合料的技术性能和标准 攸立准 （衡水公路工程总公司） 摘 要：在工程实践中，会出现各项性能要求之间的矛盾情况，有时会顾此失彼，因此在设计和施工过程中要因地制宜，抓住主要矛盾，深入细致地对各项性能指标的影响因素按照工艺施工阶段进行质量控制。下面简要对沥青混合料的技术性质和标准进行阐述。关键词：沥青混合料；技术性质；标准；要求中图分类号：U416.217 文献标识码：C 文章编号：1008－3383（2011）08－0069－01 收稿日期：2011－04－28 1高温稳定性 1.1车辙的形成机理及影响因素 （1）失稳型车辙 这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。 （2）结构型车辙 这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体 永久变形而形成， 主要是由于路基变形传递到面层而产生。（3）磨耗型车辙 由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境匀 速下持续不断的损失而形成。分析以上原因， 影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此 外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。1.2混合料稳定性的评价方法 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制 沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥 青混合料的高温稳定性。 1.3沥青路面车辙的防治措施 对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓：确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料；集料中要含有足够的矿粉；大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度；集料级配中要含有足够的粗颗粒；沥青结合料要有足够的粘度；集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。 对于结构型车辙通过以下方法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基底应充分的压实，工后不产生附加压密；路基压实后应满足规范要求；磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。2低温抗裂性 沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。 沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条 件下， 变形能力降低；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。 沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和 沥青混合料设计而言，应注意以下几点：注意沥青的油源，在 严寒地区采用针入度较大， 粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求；选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝；采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%；采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料；控制沥青用量在马歇尔最佳用量0．5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性；采用应力松弛性能好的聚合物改性沥 青；掺加纤维， 使用改性沥青。3耐久性 3.1沥青路面的水稳定性 经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。 3.2沥青路面的耐老化性 另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。 （1）沥青短期老化 沥青短期老化可分为三个阶段。 ①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170?左右，进入储油罐，温度有所降低。 调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小 。②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜 状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的 80% 85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。 ③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。 （2）长期老化 混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。 ①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在 1 4年之间。②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0．5cm 左右的沥青针入度降低幅度相当大。 ③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。④当路面中的针入度减小到35 50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。4抗滑性 用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。 沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角 的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感， 沥青用量超过最佳用量的0．5%， 即可使抗滑系数明显降低。另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－93）的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4% 5%。 · 96·
《钻井液工艺原理》综合复习资料
《钻井液工艺原理》综合复习资料 一、概念题 二、填空题 1、钻井液的主要功能有（）、（）、（）、（）等。 2、一般来说，钻井液处于（）状态时，对携岩效果较好；动塑比τ0/ηp越（）或流性指数n越（），越有利于提高携岩效率。 3、粘土矿物基本构造单元有（）和（）。 4、井壁不稳定的三种基本类型是指（）、（）、（）。 5、在钻井液中，改性褐煤用做（）剂，磺化沥青用做（）剂。 6、油气层敏感性评价包括（）、（）、（）、（）和（）等。 7、一般来说，要求钻井液滤失量要（）、泥饼要（）。 8、现场钻井液常用四级固相控制设备指（）、（）、（）、（）。 9、影响钻井液滤失量的主要因素有（）、（）、（）、（）。 10、按API标准钻井液常规性能测试包括（）、（）、（）、（）、（）、（）。 11、聚合物钻井液主要类型有（）、（）、（）。 12、钻井液常用流变模式有（）、（）。 13、常见粘土矿物有（）、（）、（）等。 14、钻井过程可能遇到的复杂情况有（）、（）、（）等。 15、钻井液的基本组成（）、（）、（）。 16、钻井液的流变参数包括（）、（）、（）、（）和（）等。 17、在钻井液中，钠羧甲基纤维素用做（）剂，铁铬盐（FCLS）用做（）剂，氢氧化钠用作（）剂。 18、现场常用钻井液降滤失剂按原料来源分类有（）、（）、（）、（）。 三、简答题 四、计算题 1、使用范氏六速粘度计，测得某钻井液600rpm和300rpm时的读数分别为：Ф600=29，Ф300=19，且已知该钻井液为宾汉流体。 ⑴计算该钻井液的流变参数及表观粘度； ⑵计算流速梯度为3000S-1时钻井液的表观粘度。 2、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把400 m3钻井液由密度ρ1=1.20g/cm3加重到ρ2=1.60g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求： ⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为400 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？ 3、用重晶石（ρB=4.2g/cm3）把200 m3钻井液由密度ρ1=1.10g/cm3加重到ρ2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求： ⑴若最终体积无限制，需加入重晶石多少吨？ ⑵若最终体积为200 m3，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方？ 五、论述题
沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素
沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素 作者：林敏 来源：《装备维修技术》2020年第07期 摘要：近年来，随着我国经济和科技的不断进步，人们对日常生活水平的质量要求越来越高。建筑作为人们日常生活和工作必不可少的一部分，人们对其质量要求也存在着定的关注。为了更好地保证沥青混合材料在使用中的抗疲劳性能，逼着对相关的沥青混合料进行了分析。分析研究发现，不同类型的沥青混合料疲劳寿命是与其应力之间有一定的联系。应力比增加，那么滤镜混合材料疲劳寿命就会随之减少。除此之外，还有一系列的研究发现，都有了一定的结果。 关键词：沥青混合料;疲劳性能;影響因素 在一些桥梁路面的基础施工过程中，沥青材料的使用是必不可少的。但是近年随着行车荷载力等方面的因素，很多沥青路面的强度与以前相比发生了明显的变化。不仅容易出现疲劳破坏，还导致路面的使用寿命及使用性能都得到了破坏。因此，对于我国相关企业和管理部门而言，研究影响沥青混合料疲劳性能的因素，并解决其疲劳寿命带来的影响是一项迫在眉睫的任务。笔者通过研究资料和实际情况，对多种沥青混合料的疲劳性能进行了相应的研究，通过研究认为ARAC—13在自愈合作用后疲劳寿命是最长的。此外，笔者还针对不同的行车荷载和温度作用下沥青路面的疲劳性能，并也对此进行了分析和整理。本次分析和整理主要的目的是为了提高今后沥青混合料在使用中的疲劳性和使用寿命，研究结果仅供参考。 一、原材料和混合料配合比 1、原材料技术性质 （1）沥青 根据实际情况，选取了一项路面工程进行研究。在研究中，选取70号沥青和SBS改性沥青进行加护性质的相关测定。研究结束后我们发现，70号沥青技术性质，无论是在针入度、延度、软化点还是闪点方面均符合相关的规定和标准值。而SBS改性沥青技术在这些方面也与70号沥青技术并无太大的区别。这也叫从一定程度上证明70号沥青在工程建筑使用阶段是符合相关规定和标准的。 （2）粗集料 所谓的粗集料指的是采用玄武岩的材料，这种材料的公称粒径分为两种，分别是5～10和10～15。经过研究分析粗集料的技术性质发现，5～10的针片状测试值与10～15的针片状测
钻井液常规性能测定及常用钻井液计算公式
钻井液常规性能测定 一.密度的测定 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、将钻井液加热到所需温度。 3、在密度计的杯中注满钻井液，盖上杯盖慢慢拧动压紧。 4、用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯。 5、把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码直到平衡，记录读值。 6、将密度计冼净擦干备用。 二.测定马氏漏斗粘度 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、将漏斗悬挂在墙上，且保证垂直；量杯置于漏斗流出管下面。 3、用手指堵住漏斗流出管下口，将搅拌均匀的泥浆倒入漏斗至筛网底；放开手指，同时启动秒表，待泥浆流满量杯达到它的边缘时，按停秒表。秒表所示时间即为泥浆粘度，单位为s。 4、使用完毕，将仪器洗净擦干。 三.流变的测定（ZNN-D6六速旋转粘度计） 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、使用前检查读数指针是否对准刻度盘“0”位，落下托盘，装配好内、外筒。 3、将搅拌均匀的泥浆倒入样品杯至刻度线、将样品杯置于托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线，拧紧托盘手轮。 4、调整变速手把和转速开关，迅速从高到低进行测量，待刻度盘稳定后，分别读取各转速下刻度盘的偏转格数。 5、测量完毕，落下托盘，卸下外筒，将内、外筒及样品杯洗净擦干。 四.钻井液失水的测定 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、用手指堵住泥浆杯底部小孔，将搅拌均匀的泥浆倒入杯内至刻度线处，按顺序放入“O”型密封圈、滤纸、杯盖和杯盖卡，将杯盖卡旋转90°并拧紧旋转手柄。 3、将组装好的泥浆杯组件倒置嵌入气源接头并旋转90°；将量筒置于失水仪下方并对准滤液流出孔。 4、调节气源压力至0.7MPa，打开气源手柄并同时启动秒表，收集滤液于量筒之中。 5、当秒表指示为30min时，将悬于滤液流出孔的液滴收集于量筒之中并移开量筒，此量筒中液体体积即为滤失量。 6、关闭气源手柄，放出泥浆杯中余气；卸下泥浆杯组件，倒去泥浆并洗净擦干。 五.钻井液泥饼粘滞系数的测定（NZ-3A型泥饼粘滞系数测定仪） 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、打开机盖，调节滑板及平衡脚，使水平泡居中；接通电源，按下“清零”键。 3、将泥饼平放在滑板上，滑块纵向轻轻地放在泥饼上，静置1min。 4、按一下“电机”键，使滑板转动，当滑块开始滑动时，再按一下“电机”键，滑板停止转动，此时，显示窗中的数值即为泥饼摩擦角，单位为o，查其显示角度值的正切值,正切值为泥饼的摩擦系数。 5、使用完毕，切断电源，取下滑块和泥饼，擦净仪器，盖上机盖。 六.含砂量的测定 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、将待测钻井液注入含水量砂量管中至“钻井液”刻度线处，再注入水至“水”刻度线处，用手指堵住含砂量管口，剧烈摇动。
道路沥青混合料的种类与性质
第七章沥青混合料的组成设计 沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。 沥青混凝土与碎石的主要区别如下： ●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很 少量的中等大小的集料组成。 ●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆 要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。 ●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹 覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。 ●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐 久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。 图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线
§7．1道路沥青混合料的种类与性质 7．1．1沥青混凝土 用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。 由于沥青混凝土的胶结料主要为沥青，沥青是一种对温度十分敏感的材料，这就导致了沥青混凝土的性质（主要为力学性能）受温度的影响十分突出（这也是沥青混合料最大的特点），如它们的劈裂强度随温度的变化可从零下温度的几兆帕到高温的零点几兆帕而不同。 沥青混凝土的分类从广义来说，可包括沥青玛碲脂(MA)、热压式沥青混凝土(HRA)、传统的密级配沥青混凝土(HMA)、多空隙沥青混凝土(PA)、沥青玛碲脂碎石(SMA)以及其它新型的沥青混凝土。 传统沥青混凝土、SMA和多空隙沥青混凝土典型级配曲线的比较见下图： 图7－2 三种典型混凝土级配比较 上图中，曲线1为传统沥青混凝土，孔隙率3％；曲线2为SMA，孔隙率3％；曲线3为多孔沥青混凝土、孔隙率20％。就孔隙率而言，当马歇尔设计孔隙率小于4％（或路面实际孔隙率小于8％）时，它已形成较为密实的结构，水不易进入沥青混凝土，整个结构的耐久性较好；或者路面实际孔隙率大于15％
材料的疲劳性能
材料的疲劳性能一、疲劳破坏的变动应力 材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，分为规则周期变动应力（或称循环应力）和无规则随 1 /2； min） 2 应力； ②不对称循环：σm≠0，-1
④波动循环：σm>σa，0 ②疲劳破坏属于低应力循环延时断裂，对于疲劳寿命的预测显得十分重要和必要； ③疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织）十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性。因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用；组织缺陷（夹杂、疏松、白点、脱碳等）将降低材料的局部强度。二者综合更加速疲劳破坏 出现两个疲劳源。 （2）疲劳裂纹扩展区（亚临界扩展区）? 疲劳裂纹扩展区特征为断口较光滑并分布有贝纹线或裂纹扩展台阶。贝纹线是疲劳区最典型的特征，是一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。近疲劳源区贝纹线较细密（裂纹扩展较慢），远 10.2 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性——这三个你仔细看一下吧 10.2.1 沥青混合料的强度特性 表征沥青混合料力学强度的参数是：抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。 1、抗剪强度(shearing strength) 沥青混合料的剪切破坏可按摩尔一库仑原理进行分析。材料在外力作用下如不产生剪切破坏，则应具备下列条件： τmax< σ tg φ+c （2-4） 式中：τmax — 在外荷载作用下，某一点所产生最大的剪应力； σ — 在外荷载作用下，在同一剪切面上的正应力； c — 材料的粘结力； φ — 材料的内摩阻角； 在沥青路面的最不利位置取一单元体，设其三个方向的主应力为σ1、σ2和σ3，且σ1>σ2>σ3。由于单元体中最不利的剪切条件取决于σ1和σ3，故仅根据σ1和σ3分析单元体的应力状况。图2-17为单元体应力状况的摩尔圆。 图2-17 应力状况摩尔圆图 图2-18 三轴剪切实验装置 1-压力环；2-活塞；3-出水口；4-保温罩；5-进水口；6-接压力盒；7-试件；8-接水银压力计 从图2-17可得： ()φσστcos 2131-= （2-5） ()φφφσσσ2231sin cos 21tg c -+= （2-6） 将式(2-5)、(2-6)代人式(2-4)得： ()()[]c ≤+--φσσσσφsin cos 213131 （2-7a ） ()c tg ≤--φτσφτmax max cos (2-7b) 式(2-7a)或(2-7b)为沥青路面材料强度的判别式。 式左端称为活动剪应力，当活动剪应力等于粘结力c 时，材料处于极限平衡，若大于粘结力c ，材料出现塑性变形。 根据式(2-7a)或(2-7b)可求得沥青路面材料应具有的c 和Φ值。 c 和Φ值可通过三轴剪切试验取得。三轴剪切试验的装置如图2-18所示。 三轴剪切试验所用试件的直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件的高与直径之比应大于 2。矿料最大粒径小于25cm 时，试件直径为10cm ，高为20m 。试验时，将一组试件分别在不同侧压力下以一定加荷速度施加垂直压力，直至试件破坏。此时测得的最大垂直压力，即为沥青混合料的最大主应力σ1 ,侧压力即为最小主应力σ3(σ1=σ3)。根据各试件的侧压力和最大垂直压力给出相应的摩尔圆，这些圆的公切线称为摩尔包线，切线与τ轴相交的截距即为粘结力，切线的斜率即为内摩阻角Φ（见图2-19)。 由于温度对沥青混合料的抗剪强度有很大的影响，故试件应在高温条件(65℃或50℃)下进行测试。 粘结力c 和内摩阻角Φ值，也可根据无侧限抗压和轴向拉伸试验取得的抗压强度和抗拉强度来计算： 抗压强度 ??? ??+=242φπctg R （2-8） 抗拉强度 ??? ??+= 242φπtg c r （2-9） 从式（2-8）或（2-9）可得： ??? ??+-=r R r R －1sin φ （2-10） Rr c 5.0= （2-11） 评价路面沥青的实用流变性指标 流变学研究的流体,可分为牛顿型流体和非牛顿型流体,所谓流变性实质是固—液两相同存,是一种粘弹性的表现。沥青也是一种高分子化合物,具有粘性和弹性,属于非牛顿型流体,其流变特性与沥青的针入度、延度、粘度及路面的性能等都有很大的关系。 1.沥青的组成对其流变特性的影响 根据流变学沥青粘度定义有: (1) η=ηγ c 取对数得沥青的复合流动度为: c= Δlgη /Δlgγ (2) 从式(2)可看出,当复合流动系数c较小时,即剪应力(η)随剪变率(γ)的变化较小,L?W?科尔贝特曾用上式考察沥青各组分对其流变特性的影响。他将沥青质分别分散于饱和酚(At)、环烷—芳香酚(N—A)和极性—芳香酚(P—A)中,配成不同含量组成成分的沥青样品,在各种样品的组成中沥青质含量均为35%,然后测 定各样品的剪应力(η)与剪变率(γ)之关系。当组成的样品为极性—芳香酚(P—A)与沥青质(A)时,c=1.0,为牛顿型流体,其他各组成样品皆为非牛顿型流体。由此表明沥青分散介质的性质与沥青的流变特性有密切的关系,即沥青的组成不同,其流变特性也不同。 2.沥青的流变模型 2.1 理想弹性元件 理想弹性元件的基本元件只有一个弹簧,即材料是线弹性的,不存在粘性,遵循Hooke定律,用数学模型来描述即为ζ=E ε,其中E为杨氏模量。 2.2 粘性元件 粘性元件的基本元件是阻尼器,材料的变形与材料所受的力不是正比关系,当加上荷载之后,杆被拉长,伸长的时间变化率 d(εl) /dt与作用力成正比,用 应力应变表示,有:ζ=Fdε/dt=Fε,此处用“?”表示对时间t的常微分或偏微分,量ε称为应变率。应力正比于应变率的材料叫作粘性材料,F为粘性系数。 2.3 Maxwell模型 Maxwell模型是由弹性元件与阻尼器元件相互串联,总应变为: ε=ε′+ε″ (3) 其中,ε′为弹性元件的应变;ε″为阻尼元件的应变,对式(3)进行微分可得: ε=ε′+ε″=ζ/E +ζ/F 将此式改写为标志形式后可得Maxwell流体的本构方程为: ζ+p1ζ=q1ε(p1=F/E ,q1=F) (4) 方程(4)可以分为两个阶段理解,第一阶段假设在初始时刻对杆施加一个突加恒值荷载ζ=ζ0H(t),H(t)称为单位阶跃函数或Heaviside函数,求此式应变ε为多少;第二阶段从t=t1开始,应变ε固定为ε1,也就是说杆端固定不动,此时应力将发生怎样的变化。 2.4 Kelvin模型 Kelvin模型是由弹性元件和粘壶元件相互并联组成的,在所有时刻,两个元件的伸长ε总是相同的,其总应力为 △ε=ε′+ε″= Eε+Fε,将其改写成标准形式: 中国石油大学油田化学实验报告 实验日期:成绩: 班级:学号:姓名:教师: 同组者: 钻井液常规性能测试 一、实验目的 1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法； 2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法； 3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法； 4、掌握钻井液密度的测定方法； 5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法； 6、掌握钻井液固相含量的测定方法和实验原理。 二、实验原理 1、六速旋转粘度计的工作原理、使用方法及粘度和切力的计算 （1）六速旋转粘度计的结构和工作原理 六速旋转粘度计（图1）是以电动机为动力的旋转型仪器。被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切力。 图1 六速旋转粘度计及变速拉杆 （2）六速旋转粘度计的使用方法 ①接通电源，拨动三位开关至高速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红色球形手柄（手柄位置与转速的选择如图1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。检查调速机构是否灵活可靠。 ②将刚高速搅拌过的钻井液倒入泥浆杯中至刻度线（此处钻井液的体积为350ml），立即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。迅速从高速（600rpm）到低速（3rpm）依次测量。待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数Ф。 ③实验结束后，关闭电源，松开托盘手轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦干，将外转筒安装在仪器上。 （3）粘度和切力的计算方法 表观粘度A V＝0.5×Ф600，单位：mPa.s； 塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：mPa.s； 动切力YP＝0.511×（2×Ф300－Ф600），单位：Pa。简略计算时，可将0.511替换为0.5。 2、静滤失仪的工作原理、使用方法及滤失量、pH值和泥饼厚度的测定 材料的疲劳性能 一、疲劳破坏的变动应力 材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，分为规则周期变动应力（或称循环应力）和无规则随机变动应力两种。 1、表征应力循环特征的参量有： ①最大循环应力：σmax； ②最小循环应力：σmin； ③平均应力：σm=（σmax+σmin）/2； ④应力幅σa或应力范围Δσ：Δσ=σmax-σmin，σa=Δσ/2=（σmax-σmin）/2； ⑤应力比（或称循环应力特征系数）：r=σmin/σmax。 2、按平均应力和应力幅的相对大小，循环应力分为： ①对称循环：σm=（σmax+σmin）/2=0，r=-1，大多数旋转轴类零件承受此类应力； ②不对称循环：σm≠0，-1 ③脉动循环：σm=σa>0，r=0，齿轮的齿根及某些压力容器承受此类应力。σm=σa<0，r=∞，轴承承受脉动循环压应力； ④波动循环：σm>σa，0 沥青混合料的特性 虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。 1．永久变形 永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因： 一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。路面软化产生的车辙见图9-7。 二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。沥青软化产生的车辙见图9-8。 沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。 当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。 对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。 密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。许多试验结果表明，在同一 _________________________________收稿日期：基金项目：作者简介：文章编号：1005-0523（2014）02第31卷第2期2014年4月 Vol.31No.2 Apr.，2014 华东交通大学学报 Journal of East China Jiaotong University 沥青疲劳评价指标试验研究 徐骁龙1，叶奋2，1 ，宋卿卿2，黄运1 （1.同济大学交通运输工程学院，上海201804；2.新疆大学建筑工程学院，新疆乌鲁木齐830047） 摘要：疲劳破坏是沥青路面重要的破坏类型，而沥青是影响路面沥青混合料疲劳性能的关键因素。沥青疲劳评价指标尚未有统一的标准，为对沥青的疲劳破坏判定提供指标参考。借助DSR 进行了不同控制模式和荷载水平下沥青的疲劳试验，并对不同的沥青疲劳评价指标进行了评价和对比分析。研究表明：N p20对应于微裂纹的形成，不适用于作为沥青的疲劳破坏标 准；N f 对应于宏观裂缝的形成，适合作为沥青疲劳破坏的评价指标；N 50%G*与N f 相关性较高，可以作为一个简单且合理的沥青疲劳评价指标。 关键词：沥青；疲劳破坏发展过程；疲劳评价指标，控制模式；耗散能中图分类号：U414 文献标志码：A 沥青路面在高等级公路建设中得到广泛使用[1]，而重复交通荷载导致的疲劳破坏是沥青路面主要破坏形式之一。美国NCHRP9-10项目组认为影响沥青混合料疲劳特性的主要因素与影响沥青疲劳损伤的因素相关性较大[1]， 因此对沥青疲劳特性的研究是解决路面疲劳损坏问题的重要切入点。美国战略公路研究计划（SHRP ）采用疲劳因子G *sin δ作为沥青胶浆疲劳性能的评价指标，并引入Superpave 规范[3]。然而， 近年来G *sin δ受到了诸多质疑，如其与混合料寿命之间缺乏相关性，试验假定与路面实际情况相差较大[4]。鉴于G *sin δ的不足，美国NCHRP9-10项目组采用DSR 对沥青进行时间扫描试验，在重复剪切荷载作用下测得沥青的疲劳损伤情况。 在不同的加载模式下，沥青的疲劳破坏发展过程均可以通过两个转折点分为3个阶段：第一个阶段称为无损伤或微损伤阶段，这个阶段中应力应变基本保持线性关系直至荷载作用次数达到N 1；第二个阶段是微裂纹萌生阶段，这个阶段中材料对于荷载的响应逐渐改变直至荷载作用次数达到N 2， 此时宏观裂缝形成，且在此阶段里，沥青的复数模量衰减速度逐渐加快，每次荷载作用会产生更大的损伤；第三阶段是裂缝扩展阶段，应力控制模式下此阶段材料的响应改变加速并迅速破坏，应变控制模式下此阶段材料的响应则逐渐平缓。 在应力控制和应变控制条件下，沥青的疲劳损伤呈现出不同的发展过程，在不同的控制模式下如何确定疲劳破坏标准是目前沥青疲劳研究的难点所在。一种可靠的疲劳破坏标准应该是独立于加载模式的，即无论在何种加载模式下，这种标准所体现的破坏水平应该是一致的。 针对以上问题，本文对沥青分别进行不同应力水平和应变水平下的疲劳试验，采用不同的疲劳破坏评价指标进行评价和对比分析，为沥青的疲劳破坏判定提供指标参考。 2013-11-04 国家自然科学基金项目（51168044） 徐骁龙（1989—），男，硕士研究生，研究方向为道路材料；叶奋（1970—），男，教授，博士，研究方向为道路材料。 -0014-06沥青混合料力学性能指标2
评价沥青的实用耐久性指标
中国石油大学-钻井液常规性能测试
材料的疲劳性能
沥青混合料的特性指标1
沥青疲劳评价指标试验研究