紫外老化作用下沥青及沥青混合料疲劳自愈性能研究

发布时间：2020-04-23 22:07

【摘要】：我国高等级公路的建设趋于完善,大部分的高等级公路采用沥青路面。SBS改性沥青作为一种优质又成熟的路面材料,在我国已经得到了广泛的应用。沥青路面在长期受到车辆荷载和外界环境的影响下,会发生老化,从而使沥青路面产生疲劳开裂。沥青的老化是一个复杂的过程,目前国内外对热氧老化的研究比较成熟,却忽略了紫外光造成的老化,同样会对路面有严重的影响。研究发现沥青材料受到损伤后,在特定条件下具有一定的自愈合能力。因此研究沥青材料的自愈合能力,对沥青路面设计及使用具有重要意义。本文主要考虑内蒙古高原地区日照强度较大,沥青路面在长期光照下会发生紫外老化。通过沥青高低温实验及AFM微观观测实验,分析了紫外老化对SBS改性沥青性能的影响;通过DSR时间扫描实验,分析了紫外老化对SBS改性沥青疲劳损伤及自愈合性能的影响;通过UTM进行沥青混合料的四点弯曲疲劳实验,分析了紫外老化对SBS改性沥青混合料疲劳损伤及自愈合性能的影响。采用宏观与微观相结合的手段,能更有效的评价紫外老化对SBS改性沥青路面造成的影响,并合理地给出相应的建议。主要结论为:利用DSR温度扫描、BBR蠕变实验和AFM微观实验分别对紫外老化前后的SBS改性沥青进行高温、低温和微观观测实验,结果表明:紫外老化会使沥青中的沥青质急剧增加,使沥青由粘性变成弹性,改善了沥青高温性能,但降低了沥青的流动性能,水的加入会使沥青材料的高温性能进一步改善;而紫外老化在前期对SBS改性沥青的低温性能影响较小,随着老化程度的加深,沥青的低温性能急剧下降,水的加入会使沥青材料的低温性能在一定范围内有所恢复;在微观领域随着老化程度的加深,沥青表面的杨氏模量增加,提高了沥青表面的弹性性能,所得结果与宏观实验相一致。利用DSR时间扫描分别对紫外老化前后的SBS改性沥青进行疲劳愈合实验,结果表明:从SBS的改性作用和考虑自愈合补偿角度分析,老化在一定程度上可以改善沥青的抗疲劳性能。沥青的愈合对时间和温度呈依赖性,随着温度的升高和时间的增加,愈合效果变好,老化会降低沥青的愈合能力,加入喷淋会对沥青造成水老化,会继续降低沥青的愈合能力,当损伤程度达到一个较大的水平,会大幅度降低沥青的愈合性能。利用UTM分别对紫外老化前后的SBS改性沥青混合料进行疲劳愈合实验,结果表明:采用N_(f50)、N_(fNM)和累计耗散能三个疲劳指标分析,可得出一致性的规律,即随着老化程度的加深,沥青混合料的疲劳寿命减小;沥青混合料虽然在较短的时间内会有一定的自愈恢复,但从耗散能的角度来看,内部的强度还没有得到一个很好的恢复。
【图文】：

内蒙古工业大学硕士学位论文缓慢浇入硅胶模具中，实验仪器配是 8mm 的硅胶模具,当实验温度在 40℃以下是选用 8mm 的硅胶模具样自然冷却后进行沥青流变性能的

内蒙古工业大学硕士学位论文将熔融状态的沥青缓慢浇入硅胶模具中，，实验仪器配套的模具有两 的硅胶模具，一个是 8mm 的硅胶模具,当实验温度在 40℃以上是选具，当实验温度在 40℃以下是选用 8mm 的硅胶模具；浇筑完成后，待试样自然冷却后进行沥青流变性能的实验。图 2-1 动态流变剪切仪Fig.2-1 Dynamic shear rheometer
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈浩浩;吴少鹏;刘全涛;曾文博;李立平;;沥青的疲劳性能评价方法研究[J];武汉理工大学学报;2015年12期

2 杨军;王潇婷;龚明辉;陈先华;焦丽亚;;沥青原子力显微镜微观图像的特征分析[J];石油学报(石油加工);2015年05期

3 杨军;龚明辉;PAULI Troy;魏建明;王潇婷;;基于原子力显微镜的沥青微观结构研究[J];石油学报(石油加工);2015年04期

4 钟锦辉;;基于耗散能理论的沥青胶结料疲劳与自愈特性研究[J];公路与汽运;2015年04期

5 孙大权;林添坂;曹林辉;;基于动态剪切流变试验的沥青疲劳寿命分析方法[J];建筑材料学报;2015年02期

6 孙艳娜;李立寒;汪于凯;;沥青疲劳性能评价指标[J];西南交通大学学报;2014年06期

7 王昊鹏;杨军;王征;龚明辉;王晓;;沥青混合料疲劳自愈合特性研究[J];现代交通技术;2014年04期

8 童申家;程可飞;王聪;;SBS AC-16沥青混合料抗紫外线老化级配研究[J];公路;2013年12期

9 杨兴;邱天;程健;杜妮;;SBS改性沥青紫外老化研究[J];化学与生物工程;2013年10期

10 胡金龙;孙大权;曹林辉;;沥青疲劳性能分析方法与评价指标[J];石油沥青;2013年05期

相关博士学位论文 前1条

1 庞凌;沥青紫外光老化特性研究[D];武汉理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前6条

1 姜萌萌;基于自愈性的沥青混合料疲劳累积损伤机理的研究[D];山东建筑大学;2018年

2 刘豪;高寒高海拔地区改性沥青材料适用性研究[D];长安大学;2017年

3 江承建;不同紫外强度下耐老化沥青性能与适用性研究[D];武汉理工大学;2015年

4 赵大勇;基于灰色关联分析的沥青混合料紫外线老化影响因素研究[D];西安建筑科技大学;2015年

5 刘攀飞;LDHs/SBS改性沥青混合料紫外老化性能及工程应用研究[D];武汉理工大学;2014年

6 栾利强;考虑损伤与愈合的沥青混凝土疲劳性能研究[D];长沙理工大学;2009年

本文编号：2638200