基于破坏极限和损伤速率双约束的沥青抗疲劳开裂性能研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号:
    51808403
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Fatigue resistance of asphalt binder strongly affects the fatigue cracking performance of asphalt mixture; however, existing binder tests inadequately characterize the binder relevant properties. The goal of this study is to propose a binder parameter, which is governed by failure limit and damage rate, to effectively evaluate the binder fatigue cracking performance. Failure limit can be measured from the binder fracture energy (BFE) test, referring to the amount of energy a binder can absorb before fracture. Damage rate will be obtained by developing a BFE fatigue test, which involves applying the finite element method to determine the dimension of specimen essential part; designing mental pieces that can be used to avoid viscous flow in specimen nonessential parts; evaluating load characteristics including load shape, amplitude and rest period for purpose of separating elastic energy, delayed elastic energy, and determine damage associated dissipated energy without being affected by binder healing. After that, this study will establish a binder step-wise discontinuous crack growth model to investigate the combined effect of failure limit and damage rate on binder fatigue cracking performance; simulate the stress distribution ahead of the crack tip and the crack growth path to develop a binder fatigue cracking parameter. Finally, mixture fracture properties and fatigue cracking performance will be employed as the benchmarks to evaluate and calibrate the proposed binder parameter. It is anticipated that results from this study will improve the understanding on the mechanism of binder fatigue cracking distress and provide an effective binder parameter to select superior binder type, which can be used to prolong the pavement service life.
沥青的抗疲劳开裂性能直接影响沥青混合料的疲劳寿命,但现有试验无法对其做出准确评价。本研究拟提出一个考虑破坏极限和损伤速率双约束的沥青抗疲劳开裂性能指标。破坏极限用申请人已研发的Binder Fracture Energy(BFE)拉伸试验测得的断裂能量密度表征。损伤速率将通过继续研发BFE疲劳试验获得,内容包括:利用数值分析确定样本关键部位;设计贴片限制非关键部位粘性流动;设计循环荷载波形、峰值、荷载间隔来区分弹性能、延迟弹性能,排除沥青自愈,获得损伤消散能。在此基础上,本项目将建立沥青逐步不连续裂缝扩展模型来整合破坏极限和损伤速率对沥青抗疲劳开裂性能的双约束作用;模拟裂缝尖端应力场分布以及开裂路径来推导沥青疲劳寿命指标;通过沥青混合料的抗疲劳开裂性能对沥青指标进行检验和校准。预期成果:增强对疲劳机理的认识,从抗疲劳性能方面为合理选择沥青材料提供一个指标,并为延长道路疲劳寿命提供科学指导。

结项摘要

沥青的抗疲劳开裂性能直接影响沥青混合料的疲劳寿命,但现有试验无法对其做出准确评价。项目旨在提出一个考虑破坏极限和损伤速率双约束的沥青抗疲劳开裂性能指标,对沥青常温抗裂性能进行有效、准确的评价。项目共采用了6种沥青材料,包括3种不同软度的常规沥青和3种不同改性成分的改性沥青。研究的主要手段包括沥青断裂能量BFE试验、沥青线性振幅扫描LAS试验,以及沥青混合料间接拉伸SUPERPAVE-IDT试验。实验内容主要包括利用BFE试验和LAS试验对沥青的抗裂性能进行评价,并提出新的性能指标;以及通过Superpave-IDT试验对沥青混合料的常温抗裂性能进行评价,并为沥青的性能指标提供检验和校准信息。试验结果表明:1)现行AASHTO TP127破坏极限指标与新提出的损伤速率指标逆相关。与常规沥青相比,聚合物改性沥青的断裂能量值较大,而损伤速率值则较小;2)断裂能量参数重复性强,测量误差小,可以有效地区分不同沥青类型;3)现行AASHTO TP101规范和最新GR方法中两个沥青性能指标的一致性。基于这两个指标,除了橡胶改性沥青之外的5种沥青的排序相同,表明可以继续使用现行的TP101规范方法;4)考虑到沥青断裂能量与损伤速率逆相关,断裂能量参数本身与沥青混合料的疲劳寿命也展现出了极高的关联性,因此,本项目推荐使用AASHTO TP127沥青断裂能量指标对沥青的抗疲劳开裂性能进行表征,并指导研发和评价新型改性沥青。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Understanding asphalt binder cracking characterization at intermediate temperatures Review and evaluation of two approaches
了解中间温度下沥青粘合剂开裂特征两种方法的回顾和评估
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2021.125163
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yu Yan;David Hern;o;Bongsuk Park;Cassady Allen;Reynaldo Roque
  • 通讯作者:
    Reynaldo Roque
Effect of Aged Binder Distribution on the Fracture Tolerance of Asphalt Mixtures with Reclaimed Asphalt Pavement
老化粘结剂分布对再生沥青路面沥青混合料抗裂性能的影响
  • DOI:
    10.1520/jte20210227
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Testing and Evaluation
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Yu Yan;David Hern;o;Bongsuk Park;Gabriele Tebaldi;University of Florida
  • 通讯作者:
    University of Florida
New innovations in pavement materials and engineering: A review on pavement engineering research 2021
路面材料与工程新创新:2021年路面工程研究综述
  • DOI:
    10.1016/j.jtte.2021.10.001
  • 发表时间:
    2021-12-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF TRAFFIC AND TRANSPORTATION ENGINEERING-ENGLISH EDITION
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Chen, Jiaqi;Dan, Hancheng;Zhu, Xingyi
  • 通讯作者:
    Zhu, Xingyi

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    范玮

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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