沥青胶结料疲劳特性研究
沥青胶结料疲劳性能评价的研究进展

沥青胶结料疲劳性能评价的研究进展王承献;王立志;王鹏【摘要】沥青胶结料的疲劳特性对沥青混合料的疲劳寿命起着重要作用,沥青混合料的疲劳特性直接影响路面耐久性和长期使用性能,评价沥青胶结料的疲劳寿命是研究路面疲劳破坏的基础问题.文章概述了沥青疲劳评价方法的进展,对比了疲劳寿命N?50、能量比ER、累计耗散能变化率DER、疲劳因子G*· sinδ、耗散能变化率DR、简化能量耗散变化率RDR等指标对沥青胶结料疲劳性能评价的可靠性,阐述了其优缺点;结合实际路面荷载作用与破坏模式对沥青胶结料的疲劳问题进行综合分析,阐明了基于动态剪切流变仪( DSR)的时间扫描试验方法、加载方式以及沥青触变性、自愈性等因素对沥青胶结料疲劳性能的影响,阐述了6种沥青胶结料疲劳性能评价指标在实际中的应用情况,展望了沥青胶结料疲劳研究的方向.%Fatigue property of asphalt binder plays an important role in the fatigue life of asphalt mixture ,and the fatigue property of asphalt mixture affects the durability and long-term performance of pavement directly,thus,it is the basis of the study of pavement fatigue damage problem that evaluates the fatigue life of asphalt effectively. The article expounds the progress of asphalt binder fatigue evaluation method,compares the reliability of Fatigue Life( N?50 ),Energy Ratio( ER),Cumulative Dissipated EnergyRatio( DER ),G*· sinδ,Dissipated Energy Ratio( DR ),Reduced Diss ipated Energy Ratio( RDR)for evaluating asphalt binder fatigue characteristics,analyzes their advantages and disadvantages. It analyzes the fatigue problem of asphalt binder comprehensively,considering the actual load and failure form of the pavement,mainly discusses the effect of DSRtime-sweeping test method,load mode,thixotropy and self-healing of asphalt binder on fatigue performance,states the practical application situation of 6 kinds evaluation indexes,and also discusses the fatigue research direction of asphalt binder.【期刊名称】《山东建筑大学学报》【年(卷),期】2015(030)005【总页数】8页(P456-463)【关键词】沥青胶结料;疲劳性能;应力控制模式;应变控制模式【作者】王承献;王立志;王鹏【作者单位】山东建筑大学交通工程学院,山东济南250101;山东建筑大学交通工程学院,山东济南250101;山东建筑大学交通工程学院,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】U416.217疲劳开裂损伤路面的平整性和耐久性,直接影响路面的使用寿命,甚至可认为沥青混合料的疲劳性能决定了沥青路面的整体使用质量和长期使用效益。
沥青胶浆的疲劳性能研究

increase in road traffic.The application of perpetual pavement has made fatigue damage
one
of the
most needed preventive damages,SO the study
fatigue
performance
a
foundation for the work to seek after
fatigue properties
of bituminous binders・
Key words:Bituminous
binders.Fatigue
properties,New
type
of specimen,
DSR time sweep test,Fatigue equation
meir
with the drop of temperature・The fatigue properties increased showed little comparability. were conducted In strain controlled mode,the fatigue tests
武汉理工大学 硕士学位论文 沥青胶浆的疲劳性能研究 姓名:刘全涛 申请学位级别:硕士 专业:材料学 指导教师:吴少鹏 20080501
摘
要
随着交通量的日益增大,疲劳破坏已经成为路面最主要的破坏形式之一。 永久路面的兴起与应用使疲劳破坏成了路面研究与设计最需要预防的破坏模 式,因此加深对沥青及沥青混合料的疲劳性能的认识已经成为客观需要。然而 现有的沥青胶浆疲劳评价方法还存在很多不足,需要探索新的方法评价沥青胶 浆的疲劳性能。 本文引入一种新型实验样品,使用自制的夹具,建立新的实验系统进行动 态剪切流变仪(DSR)时间扫描实验,研究沥青胶浆的疲劳性能,解决了沥青胶 浆与DSR转子界面粘结破坏问题,同时避免了边缘效应的影响。考虑到沥青胶 浆本身对循环加载的抵抗作用以及循环加载造成的破坏在沥青胶浆样品中发展 过程的速度快慢问题,将复合剪切模量(相位角).加载循环次数曲线中沥青胶 浆的各种宏观力学性能发生剧烈变化的过渡点定义为疲劳点。针对DSR在不同 频率下所施加扭矩的变异性,引入一个与频率f有关的修正因数CF。 采用应力控制模式首先研究了应力、温度、频率对基质沥青胶浆疲劳性能
沥青混合料疲劳试验

沥青混合料疲劳试验沥青混合料疲劳试验是评估沥青混合料在交通载荷作用下的疲劳性能的一种重要方法。
本文将介绍沥青混合料疲劳试验的目的、试验方法、试验结果的分析以及对道路工程的意义。
一、试验目的沥青混合料疲劳试验的主要目的是评估沥青混合料在交通载荷下的疲劳性能,以确定其在实际道路使用中的耐久性和寿命。
通过疲劳试验,可以了解沥青混合料在长期交通荷载下的变形和破坏情况,为道路工程的设计和施工提供科学依据。
二、试验方法沥青混合料疲劳试验通常采用梁式疲劳试验机进行。
试验时,将沥青混合料制成试件,然后在试验机上施加交通载荷,通过循环加载和卸载的方式模拟实际道路上的交通荷载作用。
在试验过程中,记录试件的应力、应变和循环次数等参数,以评估沥青混合料的疲劳性能。
三、试验结果分析通过沥青混合料疲劳试验得到的试验结果可以进行多方面的分析。
首先,可以通过绘制应力-循环次数曲线来评估沥青混合料的疲劳寿命。
曲线的形状和斜率可以反映沥青混合料的疲劳特性。
其次,可以计算出试件的疲劳强度和疲劳指数等参数,用于评估沥青混合料的疲劳性能。
此外,还可以通过观察试件的破坏形态和表面裂纹情况,进一步分析沥青混合料的疲劳破坏机制。
四、对道路工程的意义沥青混合料疲劳试验对道路工程具有重要的意义。
首先,通过评估沥青混合料的疲劳性能,可以选择合适的沥青混合料类型和配合比,以提高道路的耐久性和使用寿命。
其次,可以根据试验结果对道路结构进行优化设计,以减少疲劳损伤和维修成本。
此外,疲劳试验还可以用于评估不同施工工艺和材料改性方法对沥青混合料疲劳性能的影响,为道路工程的技术改进提供参考。
沥青混合料疲劳试验是评估沥青混合料疲劳性能的重要方法。
通过试验可以评估沥青混合料的疲劳寿命、疲劳强度和疲劳指数等参数,为道路工程的设计和施工提供科学依据。
沥青混合料疲劳试验的结果分析可以帮助优化道路结构和材料选择,提高道路的耐久性和使用寿命。
因此,沥青混合料疲劳试验在道路工程中具有重要的应用价值。
《2024年Superpave沥青混合料疲劳性能与分数阶灰色预测模型研究》范文

《Superpave沥青混合料疲劳性能与分数阶灰色预测模型研究》篇一一、引言随着交通流量的不断增长和道路使用年限的增加,沥青混合料作为道路建设的重要材料,其性能逐渐成为关注的焦点。
其中,疲劳性能作为评价沥青混合料耐久性的重要指标,一直受到广大研究者的关注。
而近年来,分数阶灰色预测模型作为一种新型的预测方法,也因其独特优势逐渐在多个领域得到应用。
因此,本文将针对Superpave沥青混合料的疲劳性能进行研究,并探讨分数阶灰色预测模型在其中的应用。
二、Superpave沥青混合料疲劳性能研究2.1 Superpave沥青混合料概述Superpave沥青混合料是一种高性能的沥青混合料,具有优异的耐久性、抗滑性和抗疲劳性能。
其优良的物理和力学性能使其在道路建设中得到广泛应用。
2.2 疲劳性能测试方法沥青混合料的疲劳性能主要通过疲劳试验进行测试。
常见的疲劳试验方法包括重复弯曲梁法、直接拉伸法等。
本文将采用重复弯曲梁法对Superpave沥青混合料的疲劳性能进行测试。
2.3 疲劳性能影响因素Superpave沥青混合料的疲劳性能受多种因素影响,如温度、荷载、材料性质等。
本文将通过实验研究这些因素对Superpave 沥青混合料疲劳性能的影响。
三、分数阶灰色预测模型在Superpave沥青混合料疲劳性能预测中的应用3.1 分数阶灰色预测模型概述分数阶灰色预测模型是一种基于灰色系统理论和分数阶微分理论的预测方法。
它具有较高的预测精度和较好的适应性,在多个领域得到广泛应用。
3.2 模型构建与应用本文将构建分数阶灰色预测模型,并将其应用于Superpave 沥青混合料疲劳性能的预测中。
首先,收集相关数据,包括温度、荷载、材料性质等;然后,根据分数阶灰色预测模型的原理,建立预测模型;最后,利用实际数据对模型进行验证和优化。
3.3 结果分析通过对比实际数据与模型预测结果,可以评估分数阶灰色预测模型在Superpave沥青混合料疲劳性能预测中的准确性。
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,如南非的重型车辆模拟车(HVS )、澳大利亚和新西兰的加速加载设备(ALF )、美国华盛顿州立大学的室外大型环道、长沙理工大学的亚洲最大的路面直道实验中心和重庆公路研究所的室内大型环道疲劳试验等;三是试板试验法;四是室内小型试件的疲劳试验。
《Superpave沥青混合料疲劳性能与分数阶灰色预测模型研究》范文

《Superpave沥青混合料疲劳性能与分数阶灰色预测模型研究》篇一一、引言随着交通量的不断增加和道路使用年限的延长,沥青路面的疲劳性能逐渐成为道路工程领域关注的重点。
Superpave沥青混合料因其良好的路用性能被广泛应用于道路建设中。
然而,沥青混合料的疲劳性能受多种因素影响,如何准确评估其疲劳性能并预测其长期使用性能成为研究的热点问题。
本研究旨在探讨Superpave沥青混合料的疲劳性能,并建立分数阶灰色预测模型以预测其长期使用性能。
二、Superpave沥青混合料疲劳性能研究1. 实验设计本部分通过实验方法,对Superpave沥青混合料的疲劳性能进行深入研究。
实验采用不同配比、不同温度条件下的沥青混合料试样,通过重复加载试验来模拟沥青路面的实际使用情况。
实验中记录了试样的荷载-位移曲线,分析了试样的破坏形态和破坏模式。
2. 实验结果与分析实验结果表明,Superpave沥青混合料具有良好的抗疲劳性能。
在相同条件下,不同配比的沥青混合料表现出不同的疲劳性能。
随着温度的升高,沥青混合料的疲劳寿命有所降低。
通过对实验数据的分析,发现沥青混合料的疲劳性能与沥青的粘度、集料的粒径和级配等因素密切相关。
三、分数阶灰色预测模型研究1. 模型构建为了预测Superpave沥青混合料的长期使用性能,本研究建立了分数阶灰色预测模型。
该模型基于灰色系统理论,通过引入分数阶微分方程来描述系统的动态变化过程。
模型中,系统的未知信息被视为灰色量,通过累加生成序列和灰色微分方程进行预测。
2. 模型应用与验证将实验数据应用于分数阶灰色预测模型中,通过不断调整模型参数,使模型能够较好地拟合实际数据。
为了验证模型的准确性,将模型的预测结果与实际使用情况进行了对比。
结果表明,分数阶灰色预测模型能够较好地预测Superpave沥青混合料的长期使用性能。
四、结论本研究通过实验方法和建立分数阶灰色预测模型,对Superpave沥青混合料的疲劳性能和长期使用性能进行了深入研究。
16.沥青结合料的抗疲劳性能

时间扫描试验 试验温度: 最高设计温度及最低设计温度的平均值 以上4℃。 试验设备: 动态剪切流变仪(DSR)
试验方法: ①先经过RTFOT (旋转薄膜烘箱老化) 混和料热拌 短期老化 ②再将残留沥青经过PAV (压力老化仪) 路面使用期 长期老化。 ③然后将PAV残留沥青进行动力剪切试 验,DSR自动测定G*sinδ
评价指标:
①.损失模量:G″= G*sinδ 反映变形过程中由于内部摩擦产生的 以热的形式失能量
G*:
复数剪切劲度模量
相位角δ:反映粘弹性中粘性与弹性成分的 比例与影响程度 缺点:相关性较差
能量耗散比法( ②. DER能量耗散比法(消散能变化率) 能量耗散比法 消散能变化率)
影响因素:温度
载荷频率(试验频率)
沥青结合料的抗疲劳性能
张天波10908079 董芃伯10902005
沥青结合料
Asphalt binder—沥青结合料 Asphalt mixture—沥青混合料 沥青混合料的疲劳性能的影响因素: 荷载条件 材料性质 环境变化 试验方法:各国均无标准试验方法
沥青结合料的抗疲劳性能
疲劳:交变荷载作用下沥青结合料的强度降低 疲劳“强度”:载荷循环达到规定次数时引起疲劳 破坏的应力
工程意义及总结
1.控制和改善沥青混合料的疲劳性能 2.疲劳性能直接影响到耐久性能 3.相位角δ越大,沥青抗疲劳性能越差
4.DER方法与路面服务不同阶段的疲劳破坏 5.选用复数模量G*越小,相位角δ越大的沥青 结合料
THIS IS IT
谢谢大家~
沥青混合料回弹模量与疲劳性能的试验研究的开题报告

沥青混合料回弹模量与疲劳性能的试验研究的开题报告一、选题的背景和意义:道路的建设与维护一直是与交通密切相关的问题,为保证道路的使用安全和寿命的延长,需要选择具有良好路面性能的材料。
沥青混合料在道路建设中占据着重要位置。
沥青混合料回弹模量和疲劳性能是评价路面质量的重要指标。
随着人们对道路使用寿命、减少道路维修成本以及提高路面质量的要求越来越高,因此对沥青混合料回弹模量和疲劳性能的研究,具有重要的现实意义和科学价值。
二、相关研究的现状:目前已经有一些研究关于沥青混合料回弹模量和疲劳性能的试验研究,但是,这些研究结果存在着一些争议。
在沥青混合料回弹模量方面,研究表明,回弹模量可以很好地反映沥青混合料的粘弹性能和稳定性,是一项非常重要的技术指标。
但是,不同试验方法得到的回弹模量值有所不同,这个问题需要进一步研究。
在沥青混合料疲劳性能方面,研究表明,随着交通车流量的增加和重载车辆的增多,沥青混合料在使用过程中遭受的疲劳损伤越来越大,因此疲劳性能的研究显得尤为重要。
但是,疲劳性能的研究涉及到很多因素,比如试验方法、材料种类等等,这个问题也需要进一步研究。
三、研究的内容和目标:本研究旨在探究沥青混合料的回弹模量和疲劳性能,主要研究内容包括:1.不同试验方法下回弹模量的测定与分析,探究其误差来源和改进方法。
2.研究不同沥青混合料在不同条件下的疲劳性能,分析其影响因素和规律。
3.利用所研究的指标和方法,进行实际道路材料的测试和分析。
本研究的目标是深入了解沥青混合料回弹模量和疲劳性能的特点和规律,推动道路材料的科学研究和技术进步,为保障道路使用安全和提高道路质量提供理论依据。
四、研究的方法和技术路线:本研究采用实验室试验的方法,主要测试设备包括回弹试验机和疲劳试验机。
试验流程主要包括样品的制备、试验条件的确定、数据的采集和分析等。
技术路线主要包括:1、理论分析阶段:对沥青混合料的回弹模量和疲劳性能进行文献调研和理论分析,探究研究的重点和难点,确定试验和分析的方法和流程。
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沥青胶结料疲劳特性研究
发表时间:2019-08-15T17:08:13.577Z 来源:《建筑实践》2019年第09期作者:常志慧
[导读] 阐述了沥青胶结料的疲劳特性,其主要包括沥青胶结料的疲劳损伤机理以及疲劳过程中的自愈与触变现象,对自愈合机理、自愈合评价方法以及自愈合影响因素进行了总结。
山东建筑大学交通工程学院山东济南 250100
摘要:疲劳破坏是沥青路面结构基础理论与设计的本源性问题,因此沥青及沥青混合料的疲劳损伤特性多年来一直倍受研究者们的关注和重视。
沥青的疲劳一般按照应力控制和应变控制两种模式进行室内试验和分析,本文系统阐述了沥青胶结料的疲劳特性,其主要包括沥青胶结料的疲劳损伤机理以及疲劳过程中的自愈与触变现象,对自愈合机理、自愈合评价方法以及自愈合影响因素进行了总结,疲劳的评价指标:初始模量的50%-50%G*、疲劳因子G*sinδ、耗散能变化率DR、累积耗散能比DER。
关键词:沥青胶结料;疲劳评价方法;疲劳评价指标
引言
近年来,随着交通运输事业的快速发展,交通量迅速增加,车辆轴载不断增大,重载交通日益严重,沥青路面的设计、养护和维修面临越来越严峻的考验。
路面在使用过程中,不仅受到车辆荷载的重复作用,还受到环境温度变化所产生的温度应力影响。
在应力应变反复作用下,路面材料的强度逐渐衰减。
当荷载作用次数达到一定数值后,路面发生疲劳开裂,其特点为路面无明显的永久变形,在裂缝形成初期大都是形成细而短的横向开裂,然后逐渐发展为网状裂缝,裂缝的宽度和范围持续扩大。
因此有必要加深对沥青材料疲劳性能的认识。
1 疲劳评价方法
沥青材料疲劳性能的研究主要采取应力和应变两种控制模式,当路面较薄时,在荷载作用下,其变形变化较小,因此在进行疲劳试验时采用应变控制模式;当路面较厚时,荷载作用下的应力变化较小,因此采用应力控制模式进行疲劳性能试验,路面薄厚的界限通常为12.7cm。
此厚度的界定是依据经验的,是一个粗略的界定。
谢军[1]等人认为我国近年来已建成和正在建设的高速公路路面厚度均大于界限厚度,因此应采用应力控制模式研究沥青混合料的疲劳特性。
此外,他们还认为应力控制模式的疲劳试验操作方便,试件数量少,精度可靠而采用应变控制模式时,试件一般不会出现明显断裂破坏,一般多以劲度下降至初始劲度的 50%为标准,具有随意性,其技术应用上存在困难。
刘峰[2]等人通过分析应力、应变两种控制模式下的弯曲疲劳试验和 APA 疲劳试验得出沥青混合料疲劳试验中采用应力控制模式更合理。
葛折圣[3]等人则认为应变控制模式的疲劳试验过程中,沥青混合料的应力应变状态更符合沥青路面的实际情况。
由以上这些研究可见,对于沥青,应力、应变两种控制模式下疲劳性能都应该进行研究[4]。
2 疲劳评价指标
2.1 初始模量的50%-50%G*
沥青破坏准则中,目前使用最广泛的是复数模量衰减为初始模量的 50%时的荷载作用次数,这种定义方法使沥青和沥青混合料的抗疲劳性能具有了一致性。
有研究表明,在相同的应变水平和温度下,沥青疲劳试验结果与沥青混合料的相关系数从 0.7 到 0.9 不等[5]。
但是一方面,劲度模量衰减至 50%的疲劳破坏定义没有在仔细研究疲劳性能的基础上,因而其不能反映沥青疲劳过程中的损伤累积过程。
另一方面,验证是否独立于加载模式也是这种定义方式面临的一个难题[6]。
2.2 疲劳因子G*sinδ
疲劳因子G*sinδ即为损失剪切模量,能够反映能量的损失。
由于沥青疲劳过程中会发生模量和相位角的同时变化,因而疲劳因子也会随着荷载作用次数的增加而发生变化,这种变化代表了疲劳过程中能量的损失,进而反映材料内部的损伤,因此疲劳因子可以用来评价沥青的抗疲劳性能[7]。
J.A. Deacon 等人的研究结果显示沥青胶浆损失模量与沥青混合料的弯曲劲度模量间具有较好的相关性。
然而尽管与沥青混合料性能之间也建立了较好的相关性,但是该研究仅仅以基质沥青为例。
2.3 耗散能变化率DR
作为一种典型的粘弹性材料,在循环荷载作用下,沥青的疲劳损伤伴随着能量的耗散,因此,近年来的研究比较关注能量耗散因素描述的疲劳损伤演化及疲劳失效问题。
最早使用耗散能变化率 DR,即根据耗散能改变的速度来判断疲劳损伤的演化。
然而相关研究表明这种评价方法只对应力控制模式有效,而对于应变控制模式,疲劳试验所得到的 DR 值离散性极大,其随荷载作用次数的变化基本没有规律,无法找到一个清晰特征点来定义疲劳寿命,所以该疲劳评价指标对应变控制模式是无效的[8]。
2.4 累积耗散能比DER
累积耗散能比(DER)是另一个基于能量的疲劳评价指标。
基于这个评价指标发表的沥青单体疲劳损伤演化规律与其他研究者发表的沥青混合料疲劳损伤演化规律具有相似性。
目前已有的研究选用Nf20作为胶浆的疲劳失效界限,即 DER-荷载加载次数关系偏离DER=N直线 20%时的加载次数作为疲劳寿命[9]。
然而,Nf20判据具有一定的随意性,应用DER疲劳损伤演化遇到的问题仍然是如何判断疲劳失效界限。
3 结论
疲劳破坏是沥青路面结构基础理论与设计的本源性问题。
目前,国内外的沥青路面设计均以沥青混合料疲劳性能为设计指标,因此沥青及沥青混合料的疲劳损伤特性多年来一直倍受研究者们的关注和重视。
沥青的疲劳一般按照应力控制和应变控制两种模式进行室内试验和分析。
评价指标包括:初始模量的50%-50%G*、疲劳因子G*sinδ、耗散能变化率DR、累积耗散能比DER。
参考文献
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