文摘

本研究的主要目的是研究热拌沥青材料性能的影响对柔性路面的性能通过机械的方法。三维运动分析软件是用来确定一个沥青混凝土车辙和裂缝祸患(AC)层。14种不同Superpave混合利用评估结果的动态模量()测试和动态剪切模量()测试。结果表明,与粘结剂含量的增加,发情的AC层增加的趋势。然而,随着粘结剂含量的增加,减少AC层开裂。此外,当不同的粘结剂的成绩进行评估,结果表明,与上层粘合剂级数量的增加,发情的减少,和粘合剂低等级数量的增加,发情的增加。此外,分析表明,与粘合剂低等级数量的增加,更高百分比的自下而上的裂缝会结果。的结果分析,粘合剂等级不应只考虑在AC层开裂;粘结剂含量和总结构中扮演着重要的角色。最后,结果表明机械观是一个更好的工具来确定沥青路面的性能比常用的方法。

1。介绍

大部分工业和高速公路路面机构采用美国国家公路运输官员协会(AASHTO)设计指南为柔性路面结构的主要设计方法。到目前为止,大多数都是使用1993版本的AASHTO路面设计指南。虽然它几十年来,这个设计方法存在许多严重的回退。它是基于经验模型由AASHO路考在1950年代(1]。这种方法并没有占沥青混合的复合材料性能,特别是他们的粘性行为和加载频率和速度依赖性。

在识别早期指导的局限性,AASHTO正在开发一种改进设计指南。这项工作是在两个主要的研究项目,进行国家公路合作研究项目(砂浆)项目1-37A第1 - 40和。这些研究成果的最终产品的开发mechanistic-empirical路面设计指南(MEPDG)和相应的软件2,3]。到2007年底,MEPDG作为临时采用AASHTO设计标准(4]。然而,仍然有一些问题与全面实施的新设计方法。因为它仍在评估中,开发人员的新指南推荐使用它没有验证,验证,如果需要,校准通过比较实际路面性能数据,在本地获得,对结果的新指南(5]。

此外,战略性公路(SHRP)开发了一种新的混合粘结剂沥青的分类系统和设计Superpave(上级进行沥青路面),它是在1990年代初引入6,7]。这个新设计的主要目标是降低维护成本通过扩展灵活的人行道和减少过早失败的生活。SHRP目标三大祸患:发情,疲劳裂纹和热裂解。认为,通过选择正确的Superpave粘合剂年级正确的聚合结构这些祸患的可能性也会被减到最小。

在此基础上,进行了许多研究探讨沥青混合料性能的影响(例如,骨料来源和结构和粘结剂内容和成绩)对沥青混合料的性能。Elseifi et al。8)评价不同沥青混合料性能描述沥青混合料的粘弹性性质在中间和高温使用三维有限元(FE)模型精确模拟路面在不同负载和温度条件下的反应。开发了有限元模型的结果比较反对来自弗吉尼亚活动区实测路面响应智能道路。结果表明,粘弹性模型相关的实地测量。Bayomy et al。934沥青混合)评估。研究表明,断裂阻力的衡量使沥青混合料的断裂阻力参数()对沥青结合料高度敏感等级和内容和总体结构。阿布阿卜杜et al。1011)评价沥青混合料的车辙趋势通过测试不同的混合。这些测试包括动态模量()、流数(FN),沥青路面分析仪(APA)测试。在后面的研究(11),21个不同沥青混合料进行评估来确定沥青材料性能的影响沥青混合料的疲劳开裂。粘结剂的成绩和内容和不同的聚合结构被用来开发这两项研究的混合。结果表明,沥青混合料性能发挥了巨大作用的沥青混合料的性能。

Esfandiarpour et al。12)进行多个测试来评估沥青混合属性的影响,收集来自不同项目网站在马尼托巴省,MEPDG输出。他们的研究结果预期协助机构确定先进的检测的可行性及其对柔性路面的影响预测祸患。Ahmad et al。13)进行了一项研究,比较不同Superpave发情和动态模量和马歇尔混合。他们认为,Superpave混合设计表现出更好的性能相比,热带气候下的马歇尔混合料配合比设计。盎扬戈和Romanoschi14评估现有的机械模型,确定沥青混合料的车辙比较计算机模拟永久变形,以加速路面测试。六个路面部分使用六种不同的沥青混合料。他们得出的结论是,有些改进,计算机模拟可以用来预测沥青混合料的永久变形。

Saboo和库马尔15]研究了粘结剂性质的变化对沥青混合料的性能。测试(例如,马歇尔稳定度和间接抗拉强度)被用来评估不同的修改和疲劳的性能。结果表明,弹性改性粘结剂和混合在疲劳表现最好。

阿布阿卜杜et al。16)调查的影响改变沥青混合材料断裂韧性上的属性。结果表明混合沥青粘结剂含量较低的收益率低断裂韧性测量应力强度因子()和断裂能量。此外,研究表明,粘结剂与高价值低粘结剂年级断裂韧性较低(例如,混合与PG 64 - 22显示更高的值和断裂能量比和PG 64 - 34)。

Souliman和Eifert17)检查添加柔性材料的影响橡胶沥青混合料的疲劳寿命。结果表明,沥青与橡胶沥青混合物混合会有更长的疲劳寿命相比,传统的混合。

2。目标

由于当前的柔性路面设计指导的局限性,如在前一节中所讨论的,本研究进行了评估的影响不同的沥青混凝土路面上的混合属性使用机械方法的祸患。因此,研究重点(我)调查粘结剂含量对车辙的影响和自顶向下和自底向上的裂缝,(2)评估高年级粘结剂对车辙的影响和自顶向下和自底向上的裂缝,(3)确定在车辙中粘结剂的影响较低分数和自顶向下和自底向上的裂缝。

3所示。实验程序

3.1。沥青混合料

各种常用的混合状态的爱达荷州,美国,选择建立一个混合矩阵。混合的混合矩阵是由两个不同的总体结构;混合1和2(表混合1),三个活页夹内容/聚合结构从最佳沥青含量(最优和±0.5%),和八个不同的粘结剂的成绩(PG)。因此,总共有14混合评价如表所示2。

3.2。实验室测试

3.2.1之上。动态模量测试

混合测试的动态模量()测试(AASHTO TP 62 - 0318)被压实达到175毫米高度总孔隙标本的9%。然后他们空心锯获得样品直径100毫米,150毫米高度,和含气率7%。正弦压力测试包括应用单轴无侧限测试样品和测量相应的三线性应变。每个样本测试在一系列温度4.4,21.1,37.8,和54.4°C和加载频率0.1,1、5、10和25赫兹在每个温度。

3.2.2。粘结剂的动态剪切模量测试

绑定动态剪切模量()确定使用动态剪切流变仪(AASHTO T315-06 [19])。(表八粘合剂的成绩测试2);两人的绑定(PG 58-28和PG 64 - 22),其余被修改绑定(PG 70 - 28 PG 70 - 22日,PG 70 - 34, PG 64 - 28日PG 64 - 34岁和PG 58-34)。绑定是使用旋转薄膜烘箱老化测试(RTFO)模拟混合衰老在混合和压实。测试进行了5000 Pa温度的恒定应力下21.1°C。

4所示。方法

为了达到本研究的目的,3 d移动分析软件(20.)是用于分析一个灵活的与不同的沥青路面结构组合的属性。软件是由沥青研究财团和可用http://www.arc.unr.edu/Index.html。

三维运动分析软件开发基于continuum-based有限层法。这种方法可以确定不同的加载条件的影响(例如,移动交通诱导3 d接触正常和剪切应力分布和速度)和材料属性路面层。此外,三维移动分析了路面性能模型是基于砂浆1-37A模型。进行了许多研究对沥青路面性能使用3 d移动分析软件和显示,其结果可能捕获沥青混合性能(17,21- - - - - -24),使之成为一个有价值的工具来确定沥青混合材料属性对路面性能的影响。

之一,使用三维运动分析软件的优点是允许用户使用频率扫描测试数据(和测试数据)沥青混合的分析。可以考虑粘弹性材料特性的分析,从而使它理想模型沥青混凝土(AC)层交通负荷的反应及其反应作为车辆速度的函数(20.]。

一个典型的3 - layer柔性路面结构中使用的分析,包括AC层15厘米,30厘米未经处理的基础和地基。设计荷载是一个标准的双重轴负载与190万重复设计期间的20年。然后,改变了沥青混凝土层材料特性取决于实验室测试结果。三维分析软件允许用户将移动和测试结果为分析一级输入。

使用测试数据,软件结构主曲线,确定了阻尼比的影响评价沥青混合料。此外,测试结果是用来占沥青结合料的粘性效应的分析,因此使它来确定路面响应在不同加载条件下(即。、频率和温度)。然后3 d移动分析软件利用这些数据来确定反应(压力和紧张)预测发情和自顶向下和自底向上裂缝由于加载。

5。结果和分析

在运行3 d移动分析不同沥青混合料(表2),车辙深度和自顶向下和自底向上开裂为每个组合测定。下面的影响沥青材料性能的变化进行了讨论。

5.1。粘结剂含量的影响

5.1.1。沥青混凝土层的车辙

沥青混凝土层的车辙深度测定混合混合1和2的设计优化和±0.5 AC %最佳粘结剂的内容。所有混合设计含气率达到4%。按照Superpave混合料配合比设计方法,这些混合应该执行最佳最佳沥青含量。如图1,发情的值增加,沥青含量的增加与最低的车辙深度交流−0.5%最佳,而不是在最佳沥青含量。相信粘结剂含量的增加导致更高的车辙深度由于减少骨料颗粒之间的摩擦。此外,由于混合1设计和更大的总大小和优越的粘结剂的分数,结果显示,正如所料,混合1表现好于混合2车辙深度在不同粘结剂含量较低。

5.1.2中。沥青混凝土层的开裂

自底向上和自顶向下的裂缝在沥青混凝土层测定混合1和2在不同沥青混合内容,如图2。自底向上开裂,结果表明,沥青结合料的百分比增加了自下而上的百分比裂缝拒绝(图2(一个))。相信,由于粘结剂含量越高,混合显示更高的抗拉伸菌株在沥青混凝土层的底部。另一方面,如图2 (b)2混合显示,更高的抗裂缝随着粘结剂含量的增加。混合1显示更倾向于表现出更多的裂缝与粘结剂含量的增加。它可以解释说,因为混合混合1和2有不同的聚合结构,粘结剂和聚合物之间的相互作用导致了这些结果。

5.2。粘合剂年级效应

5.2.1。沥青混凝土层的车辙

粘合剂年级影响沥青混凝土层的车辙评价通过改变上下的粘结剂测试的成绩。上年级数表示7天温度最高的粘合剂可以操作。主要考虑永久变形(车辙)。至于数量低品位,它表示的最低温度和热裂解主要考虑。因此,预计发情的结果应该不到一个低品位更高的成绩。发情的结果呈现在图3显示为1和混合2更高的粘结剂混合级数量(PG 70 - 28和PG 70 - 34)导致较低的发情的结果相比,少上粘合剂年级(PG 58-28和PG 58-28)数量。

然而,发情的增加增加降低粘合剂的品位。图4(一)说明混合1与发情的PG 70 - 22取得低于PG 70 - 34和混合2与发情的PG 64 - 22取得低于PG 64 - 34(图4 (b))。自3 d移动分析软件使用性能模型基于砂浆1-37A发现(2),利用动态模量试验数据(主曲线)的评估和确定他们的表现,预计高刚度将产生较低的发情的混合体。因此,粘结剂粘结剂品位较低的数字,它被设计成柔和,避免在较低温度下开裂,会表现出更少的车辙。

5.2.2。沥青混凝土层的开裂

沥青混凝土层的分析结果不一致的一般概念粘合剂低品位较高的数量(例如,PG # # -34 PG # # -22)相比,预计将降低裂缝在沥青混凝土层(6,7]。图5表明,随着对混合粘合剂年级数越低,更高百分比的自下而上的裂缝会导致沥青层。

至于自上而下裂缝的沥青层(图6与PG 70 - 22),混合1展出自顶向下开裂的最低价值相比,PG 70 - 28和PG 70 - 34。然而,混合2按预期执行,最低的自顶向下开裂为PG 64 - 34。结果表明,混合1与PG 70 - 28和混合2 PG 64 - 28取得了最高的自顶向下开裂的结果。这些结果可以解释机制的软件如何决定了这种痛苦,它依赖于由转移动态模量主曲线的测试数据来确定这些混合的刚度在不同温度和加载频率。此外,这些结果与早期的发现一致研究[16),混合粘合剂品位较低的数量产生了较低的断裂阻力由使用实验室测试。

6。摘要和结论

基于给出的结果,以下的观察结果:(我)沥青混凝土层的车辙沥青含量的增加增加最低的车辙深度−0.5%从最佳沥青含量。它可以得出结论,由于粘结剂含量的增加,骨料颗粒之间的摩擦(连锁)减少;因此更多的发情的预计。(2)结果表明,混合1表现好于混合2车辙深度在不同粘结剂含量较低,因为混合1设计和更大的总大小和粘合剂品位高。(3)百分比的自下而上的裂缝在沥青混凝土层与沥青粘结剂含量的减少会增加。粘结剂含量越高将导致更高的耐拉力菌株在沥青混凝土层的底部。(iv)混合2显示更高的阻力与粘结剂含量的增加,裂缝顶部与混合1,显示更多的亲和力自上而下裂缝随着粘结剂含量的增加。(v)发情的结果与更高的粘结剂的混合级较低数量相比降低上层粘合剂等级数。然而,发情的增加而增加的粘合剂年级数。(vi)分析表明,随着对混合粘合剂年级数越低,更高百分比的自下而上的裂缝会导致沥青层。另一方面,自上而下裂缝的沥青层混合1和PG 70 - 22展出自顶向下开裂的最低价值相比,PG 70 - 28和PG 70 - 34。然而,混合2与PG 64 - 34最低自顶向下开裂相比PG 64 - 22和PG 64 - 28。(七)总体结果显示,使用机械方法来确定柔性路面的性能比常用的方法是一个更好的工具。它利用材料属性和检查他们的反应不同的加载条件和温度,模拟实际的操作条件。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者想扩展他们的感谢爱达荷州大学的美国,和美国大学兼有,阿联酋,提供了支持。