基于流变学的沥青胶浆自愈合行为研究

发布时间：2020-08-21 23:30

【摘要】：自愈合材料是自身具有修复损伤能力的材料。沥青材料的自愈合行为是指在荷载间歇期,沥青分子经过浸润、扩散等运动,使沥青混合料中的微裂缝自动愈合,其性能逐渐恢复。沥青材料因其具有扩散流动能力,其自愈合能力较强。而岩沥青作为一种天然沥青,性质十分稳定,将其作为改性剂掺入沥青或沥青混合料时表现出较为优良的路用性能和自愈性。目前,沥青路面在其服役期内的疲劳开裂问题已相当严峻,如何充分利用沥青材料的自愈性对路面进行及时养护,使其产生的损伤和裂缝能够被及时修复,延长其服役寿命,已成为道路工程设计与养护亟需解决的问题,这对于公路工程具有十分重要的现实意义。本文结合现有研究成果,深化明晰各影响因素对于沥青材料自愈合行为的影响,初步探索整个间歇期当中,自愈合行为的演变规律。主要的研究内容及研究成果如下:(1)采用变温的疲劳-愈合-疲劳试验分析温度作用对沥青胶浆自愈合性能的影响,频率扫描试验确定沥青胶浆在不同温度条件下的状态,上述两种试验结果表明基质沥青胶浆在高于其软化点开始表现为近牛顿流体,具有良好的流动性,此时的温度就是基质沥青胶浆的最佳自愈温度,岩沥青胶浆最佳自愈温度远低于岩沥青改性沥青的软化点,并且岩沥青胶浆在表现为近牛顿流体前已经获得最大的自愈合能力。(2)选取基质沥青胶浆与岩沥青胶浆,对间歇时间内的受损沥青胶浆试样施以小应变,监测其自愈合行为,发现沥青胶浆愈合曲线呈总体增长的趋势,发展形态表现为“两段”型,即呈“半抛物线”状的增长型曲线和“水平”状的稳定型曲线。(3)沥青胶浆存在阈值损伤度,当疲劳损伤小于阈值损伤度时,沥青胶浆具有恢复到初始状态的愈合能力;而大于阈值损伤度时,则不易恢复到初始状态。岩沥青的掺入会提高沥青胶浆的阈值损伤度。(4)通过两种沥青胶浆在不同愈合时间及不同损伤度条件下的疲劳-愈合-疲劳试验,建立累积耗散能表征的愈合指数与愈合时间t~(0.25)的函数关系,进而得到不同损伤度条件下基质沥青胶浆与岩沥青胶浆完全恢复时的最短愈合时间。(5)对比分析基质沥青胶浆以及岩沥青胶浆的疲劳-愈合-疲劳试验以及愈合监测试验的数据,发现岩沥青的掺入尽管会降低沥青胶浆的流动性,但能显著提高沥青胶浆粘聚性愈合强度与效率。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414
【图文】：

图 1.1 道路裂缝目前，疲劳开裂已经成为沥青混凝土路面最主要的破坏形式之一。期产生的裂缝大部分为细长的单条裂缝，初期的单条裂缝并不会对性能造成严重影响，但温度应力与车辆荷载的双重作用会使单条裂状裂缝，大量的地表水会流入到路面内部侵蚀路基，水损害使得道性破坏、承载力下降，并导致伴随而来的唧浆、台阶、网裂等病害大大降低了道路的使用寿命，并严重影响行车安全性。随着永久路推广，疲劳破坏的防治已成为道路设计中的重中之重，增强沥青混劳能力迫在眉睫。 研究意义自愈合材料是自身具有修复损伤能力的材料。理论来说，任何材料立即会自发产生降低表面能的裂缝自修复趋势。沥青材料因其具有力，其自愈合能力较强。沥青材料的自愈合行为是指在荷载间歇期

本文的技术路线

图 2.1 伊朗岩沥青粉末石灰石矿粉，其密度为 2.742g/cm3，亲水系为 100%，无结团现象。沥青与胶浆的制备沥青的制备岩沥青的掺量为 10%（相较于基质沥青的质容器放入电热恒温鼓风干燥箱内加热，温 2～3h，待沥青全部融化，将上述沥青放置于行搅拌，向沥青中加入岩沥青，同时用搅拌散于基质沥青中，搅拌时间为 30min，伊朗岩

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本文编号：2799983