基于纳米压痕的沥青混合料老化力学性能表征

发布时间：2021-08-11 12:42

　　沥青路面的老化严重影响其使用性能和寿命。在实际路面中,老化及其引起的性能劣化是有梯度、不均匀分布的,这种客观存在的不均匀老化行为却难以通过常规宏观试验手段进行表征,阻碍了我们对沥青混合料老化力学行为的准确认知。因此,本文采用纳米压痕这一新型微观力学性能测试技术与部分宏观试验手段,探究了沥青混合料内部的不均匀老化行为和老化性能劣化规律,以准确揭示老化对沥青混合料性能的影响,为沥青混合料老化研究提供新思路与新手段。首先,本文在文献总结和试验探究的基础上,完善了沥青材料的纳米压痕试验方法,提出了合理的试样制备方法及试验参数设置,并探究了沥青混合料级配和打磨扰动对纳米压痕试验结果的影响,结果表明间断级配沥青混合料更适用于进行纳米压痕试验,而制样过程中采用规范的打磨操作并不会影响纳米压痕试验结果及其所反映规律的可靠性。其次,本文借助纳米压痕技术和DSR频率扫描试验探究沥青胶浆样品老化的一般规律。研究发现老化后沥青胶浆样品的纳米压痕模量和黏弹本构模型拟合参数增大,整体弹性特征增加,表现出明显的老化硬化行为。DSR结果表明老化沥青胶浆样品复数剪切模量增大而相位角减小,且SBS改性沥青具备更好的抗老化... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

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纳米压痕设备及原理

技术路线图

东南大学硕士学位论文12(b)典型荷载—位移曲线图2-1纳米压痕试验原理2.1.1卸载段分析在获取纳米压痕荷载—深度曲线后，最常用的分析内容是利用奥利弗—法尔模型拟合曲线的卸载段，提取硬度与杨氏模量等力学性能指标。奥利弗—法尔模型是一种基于刚性体与平坦表面接触的接触应力模型，其基本假设是认为接触边缘的垂直位移可以用简单几何形状的压头在弹性体平面上产生的压痕模型来描述[5]。在奥利弗—法尔模型中，荷载—深度曲线的卸载段可以表征为幂律方程的形式，即：()mfPhh(2.1)式中P——试验荷载，mN；、m——与压头形状有关的参数。对上式求微分即可求得卸载段顶端斜率S，进而压头与样品表面的复合模量Er可表示为：/2rESA(2.2)式中S——卸载段曲线顶端斜率；A——压头与样品接触面的水平投影面积，nm2；β——压头的几何修正系数；Er——压头与样品的复合模量，GPa。则有：221/(1)/(1)/rssiiEEE(2.3)式中Es、s——试样的模量（GPa）与泊松比；Ei、i——压头的模量（GPa）与泊松比。

【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青混合料室内加速热氧老化特性与预估[J]. 张文刚,师郡.  科学技术与工程. 2017(24)
[2]老化对改性沥青微观结构及疲劳性能的影响[J]. 崔亚楠,陈瑞璞,陈超,张淑艳.  复合材料学报. 2018(06)
[3]沥青老化前后微观与宏观力学性能的对比研究[J]. 杨震,张肖宁,虞将苗.  建筑材料学报. 2018(02)
[4]基于Superpave设计方法的橡胶沥青混合料老化特征研究[J]. 高诗龙,洪盛祥.  中外公路. 2016(06)
[5]考虑老化作用的沥青胶浆动态粘弹性能试验分析[J]. 王志军.  公路工程. 2016(06)
[6]矿料级配对沥青混合料紫外线老化影响的分形描述[J]. 赵大勇,童申家,王乾.  中外公路. 2016(03)
[7]矿料级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能影响研究[J]. 童申家,刘金修,王乾,高远东.  西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2015(05)
[8]紫外老化沥青混合料水稳定性研究[J]. 马莉骍.  公路工程. 2014(05)
[9]老化对PE改性沥青混合料高温性能的影响[J]. 宋玉珠.  公路工程. 2014(05)
[10]SBS和SBR改性沥青混合料抗紫外线老化性能研究[J]. 叶昌勇,许达俊.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2014(04)

博士论文
[1]生物质再生沥青混合料微观特性研究[D]. 龚明辉.东南大学 2017
[2]基于DMA方法的橡胶沥青粘弹特性和高温性能研究[D]. 何立平.长安大学 2014

硕士论文
[1]沥青与沥青混合料光热老化路用性能研究[D]. 张保立.重庆交通大学 2010



本文编号：3336178