本文關(guān)鍵詞：老化瀝青疲勞及自愈合性能評價研究

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【摘要】：瀝青抗疲勞性能是影響瀝青路面長期使用性能的重要因素,是國內(nèi)外長期以來的研究熱點之一。近年來研究者對“自愈性對瀝青疲勞性能有重要影響”的觀點已達成統(tǒng)一意見,并一致認為研究瀝青路面的疲勞性能必須考慮自愈合性能的影響,才能更真實地反映瀝青路面的抗疲勞性能。然而,在瀝青路面的不同使用階段,其抗疲勞性能和自愈合性能還會發(fā)生顯著變化,這與瀝青的老化緊密相關(guān)。本文從瀝青疲勞性能和自愈合性能的評價方法入手,研究了不同老化程度的瀝青在應力和應變模式下的疲勞性能及自愈合性能,以及間歇時間、損傷程度等因素對自愈合性能的影響,并在此基礎(chǔ)上分析了自愈合性能與疲勞性能之間的關(guān)系。通過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(RTFOT)對70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青進行了不同時間(0/85/255min)的老化處理,分析了老化對針入度、針入度指數(shù)、延度、軟化點和135℃粘度的影響,對比了老化對兩種瀝青的影響的異同點。深入了解了瀝青疲勞性能的評價方法,并考慮老化對瀝青疲勞試驗條件的影響,對現(xiàn)有的瀝青疲勞試驗方法從試驗溫度、荷載水平、試件保存、平行板選擇、試件與平行板粘結(jié)是否牢固以及多余瀝青修整等多方面進行了改進與優(yōu)化,提出了適用于老化瀝青的疲勞試驗方法,且提高了試驗結(jié)果的準確性與穩(wěn)定性。在應力和應變模式下,對不同老化程度的70#基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青進行DSR疲勞試驗,并采用50%G~*、耗散能變化率(DR)和累計耗散能比(DER)三種方法對試驗結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明:(1)在應力模式下,瀝青疲勞壽命隨老化程度提高而增大;而在應變模式下,疲勞壽命隨老化程度變化的規(guī)律不明確,且三種方法所確定的疲勞壽命互不相同。(2)瀝青老化程度越高,其初始復數(shù)剪切模量越大。在重復荷載作用下,瀝青復數(shù)剪切模量隨荷載作用次數(shù)變化的情況與瀝青種類、老化程度、荷載作用形式及荷載水平有關(guān)。在應變模式下,各種老化瀝青的相位角均呈先緩慢增加,出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點后快速下降的趨勢;而在應力模式下,未老化與老化85min的瀝青相位角變化趨勢與應變模式下相同,但老化255min后,相位角的變化則呈遞增趨勢,且轉(zhuǎn)折點后增加速度遠大于轉(zhuǎn)折點前的增加速度。老化程度越高,相位角增加的速度越快。分析了瀝青試件經(jīng)DSR疲勞試驗后的破壞橫截面形貌,發(fā)現(xiàn)隨著老化程度提高,70#基質(zhì)瀝青的疲勞破壞橫斷面先后出現(xiàn)了發(fā)絲狀銀紋和環(huán)狀紋;而未老化SBS改性瀝青的疲勞橫截面形貌呈高低起伏的“丘陵狀”,老化85min后出現(xiàn)模糊的發(fā)絲狀銀紋,且老化時間達到255min,發(fā)絲狀銀紋清晰可見。采用復數(shù)剪切模量增長率(HI~1)、復數(shù)剪切模量比(HI~2)、承受荷載作用次數(shù)之比(HI~3)和疲勞破壞率之比(HI~4)四種愈合指數(shù)評價了不同老化程度70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青的自愈合性能。結(jié)果表明:四種愈合指數(shù)均存在不足之處,但相比之下HI~3可以更好地反映瀝青綜合性能的恢復能力;此外,HI~2可以較好地反映瀝青復數(shù)剪切模量的恢復能力,且該愈合指數(shù)幾乎不受荷載作用形式的影響。三大指標以及粘度變化可以大致反映老化對70#基質(zhì)瀝青自愈合能力的影響;但對于SBS改性瀝青,則無法根據(jù)軟化點或者粘度變化預測老化對其自愈合性能的影響。研究了老化程度、間歇時間、損傷程度對70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青自愈合性能的影響。老化程度提高,瀝青的自愈合性能降低,且老化對70#基質(zhì)瀝青自愈合性能的影響大于SBS改性瀝青;間歇時間增加,瀝青的自愈合程度提高,間歇時間對SBS改性瀝青自愈合性能的影響大于70#基質(zhì)瀝青;損傷程度越低,瀝青的自愈合性能越好,間歇前瀝青的損傷狀態(tài)對未老化SBS改性瀝青的影響大于未老化70#基質(zhì)瀝青。
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U414

【參考文獻】

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本文編號：1145819