基于自愈合现象的沥青和沥青胶浆疲劳性能研究

发布时间：2021-03-06 02:51

　　沥青混合料的疲劳开裂主要发生在沥青膜或沥青胶浆内部,其严重影响到沥青路面的服役寿命和服务水平,故对沥青和沥青胶浆进行疲劳性能研究有着重要意义。沥青作为黏弹性材料,其裂缝在无荷载作用时具有自愈合的能力,从而恢复部分强度,宏观上表现出疲劳寿命的延长。现有确定沥青材料疲劳寿命的方法和评价沥青材料自愈合性能的指标较多,但是现有确定疲劳寿命的方法低估了沥青材料的疲劳性能,现有自愈合指标不适用于评价沥青材料在脉冲式自愈合试验下自愈合性能,因此,研究沥青及沥青胶浆的疲劳破坏准则、分析现有确定沥青材料疲劳寿命方法的优缺点,建立考虑自愈合性能的疲劳寿命预估方程和自愈合评价指标对延长沥青混合料寿命和耐久性路面设计具有重要意义。文中以三种沥青和六种沥青胶浆为研究对象,采用动态剪切流变仪对材料进行时间扫描试验以研究其疲劳性能,在疲劳试验中引入间歇时间以模拟材料的自愈合现象。通过分析现有确定材料疲劳寿命的方法和自愈合评价指标的缺陷,提出应力突变法和恢复模量比来量化沥青和沥青胶浆的疲劳性能和自愈合性能,得出的主要结论如下:（1）通过对比应力突变法确定的疲劳寿命与现有方法确定的疲劳寿命可知,当满足现有破坏准则后沥青... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

–5Burgers模型

202.1.3沥青胶浆的制备沥青在沥青混合料中是以与矿粉混合而成的胶浆的形式存在，不同的粉胶比决定了胶浆内部自由沥青和结构沥青的比例。对于等量的沥青而言，与沥青产生黏附作用的矿粉表面积越大，结构沥青的比例就越大，从而提高胶浆的整体强度，在沥青混合料中添加一定量的矿粉，对增大沥青混合料的强度有重要影响[52]。在最佳沥青用量的情况下，沥青混合料的粉胶比可用下式计算。0.075be=PFBP（2-1）式中：FB为粉胶比；0.075P为矿料级配中0.075mm的通过的质量分数，%；beP为有效沥青含量，%。沥青混合料的粉胶比一般为0.6~1.6，对于公称最大粒径范围为13.2~19mm的密级配沥青混合料，粉胶比一般取值的范围为0.8~1.2[51]，故本文采用的粉胶比为0.8、1.0和1.2，将矿粉和50#、70#基质沥青通过恒速电动搅拌机和智能恒温电热套拌和（见图2–1）制备成六种沥青胶浆，制备过程如下：（1）将沥青置于一定温度的烘箱中半小时（基质沥青155℃，SBS改性沥青170℃），使其呈现流动状态，将装有沥青的金属容器放置在恒温电热套中，并保持一定的温度不变；（1）电动搅拌器（2）恒温电热套图2–1沥青胶浆合成设备

21（2）根据金属容器中的沥青质量和粉胶比计算并称取一定质量的矿粉，启动搅拌器后分三次将矿粉加入沥青中，转速为1500r/min，每次搅拌5min，时间不宜过长避免造成老化，也不宜过短避免矿粉在沥青中呈现不均匀态，待完成三次搅拌后再搅拌3min，确保沥青与矿粉充分混合；（3）将制备好的沥青胶浆分装在小铝盒中（见图2–2），方便试验取用，在每次取用前应用玻璃棒进行搅拌，保证矿粉能均匀分布在沥青中，确保试验试样的一致性。图2–2沥青胶浆2.2试验设备20世纪80年代后期，美国SHRP计划提出通过动态剪切流变仪（DSR）对沥青和沥青胶浆施加动态剪切力[53]，来测定材料在受力过程中的复数模量和相位角，通过确定流变参数随加载周期的变化来评价材料的疲劳性能。图2–3动态剪切流变仪（DSR）


本文编号：3066311