【摘要】：隨我國高速公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展,選擇更具耐久性的瀝青路面材料是當今道路科研工作者共同的研究方向。疲勞開裂是當今瀝青路面主要的損傷形式之一,長期以來道路工作者一直在致力于解決路面開裂問題,但至今未從根本上有效解決。依據(jù)前人的研究成果可知,瀝青混合料疲勞損傷后具有一定的自愈合能力,研究瀝青混合料的自愈合能力,對優(yōu)化瀝青路面設(shè)計及延長路面使用壽命具有重要意義。本文通過四點彎曲疲勞試驗,分析了熱老化條件下基質(zhì)瀝青混合料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性瀝青混合料、膠粉改性瀝青混合料的疲勞損傷性能及自愈合性能,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)及核磁共振儀(NMR)分析了老化前后瀝青混合料的微觀形貌及孔結(jié)構(gòu)變化情況,主要研究結(jié)論為:(1)通過瀝青混合料四點彎曲疲勞試驗結(jié)果可知:隨老化程度的加深,瀝青混合料變得脆硬,抗疲勞性能變差;損傷因子D及疲勞損傷因子D_f均可反映瀝青混合料的抗疲勞性能,但疲勞損傷因子D_f無法詳細描述疲勞損傷演變過程。不同老化條件下三種瀝青混合料的抗疲勞性能均表現(xiàn)為:膠粉改性瀝青混合料SBS改性瀝青混合料基質(zhì)瀝青混合料,說明膠粉改性瀝青混合料具有較好的抗疲勞性能;隨著加載次數(shù)的增大,耗散能逐漸減小。隨老化程度增大,瀝青混合料的耗散能增大。相同應(yīng)變水平下,基質(zhì)瀝青混合料的耗散能大于其它兩種改性瀝青混合料的耗散能;通過耗散能變化率可反映瀝青混合料的疲勞損傷程度。(2)通過表象法愈合評價指標(HI~1)及能量法愈合評價指標(HI~2)分析瀝青混合料的疲勞損傷自愈合性能可得到一致結(jié)論:損傷程度較小的原樣瀝青混合料在50℃條件下養(yǎng)護6h后的愈合效果最顯著;利用灰關(guān)聯(lián)熵分析法和極差分析法研究多因素對瀝青混合料自愈合能力的影響可得出,老化程度顯著影響了瀝青混合料的自愈合能力;未老化條件下,基質(zhì)瀝青混合料的自愈合能力大于改性瀝青混合料。熱老化條件下,改性瀝青混合料的自愈合能力大于基質(zhì)瀝青混合料,SBS改性瀝青混合料的自愈合能力大于膠粉改性瀝青混合料。(3)利用掃描電子顯微鏡(SEM)分析了老化前后瀝青混合料微細觀結(jié)構(gòu)變化情況,短期老化后基質(zhì)瀝青混合料及SBS改性瀝青混合料瀝青-集料界面交接處存在微裂紋,長期老化后,瀝青混合料界面處無明顯微裂紋出現(xiàn);由于膠粉改性瀝青混合料有較好的高溫性能和抗老化性能,因此老化前后其微觀形貌變化較小。老化前后膠粉改性瀝青混合料界面處無明顯微裂紋出現(xiàn),說明膠粉改性瀝青與集料的粘結(jié)性較好,其抗疲勞性能更強;利用核磁共振儀(NMR)分析了不同老化程度的基質(zhì)瀝青混合料孔隙度的變化情況,其孔隙度大小表現(xiàn)為:短期老化基質(zhì)瀝青混合料未老化基質(zhì)瀝青混合料長期老化基質(zhì)瀝青混合料;熱老化作用對基質(zhì)瀝青混合料微小孔隙影響較小,但對其大、中孔隙影響較大。老化前后基質(zhì)瀝青混合料內(nèi)部的孔隙主要為10-100μm左右的大中孔隙。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文表 2-5集料粒徑范圍（mm）級配上限級配下限級配中值10-20 5-10 3-5 0-3 礦粉通過率（%）0.17 0.11 2.84 42.25 100 36 13 24.5 0.17 0.11 0.99 25.17 100 26 9 17.5 0.17 0.11 0.09 12.17 99.8 18 7 12.5 0.17 0.11 0.09 6.69 99.8 14 5 10 0.17 0.11 0.09 0.60 99.5 8 4 6 24 22 21 28 5 —

材料的疲勞性能是指材料在重復荷載或加載的作用下抵抗破壞的能力，在復雜老化條件下瀝青路面作為柔性路面，由于行車荷載的反復作用，損傷不斷的積累，導致瀝青路面結(jié)構(gòu)的強度逐漸降低。根據(jù)最新的研究和調(diào)研結(jié)果，大部分路面開裂病害的出現(xiàn)關(guān)鍵在于瀝青路面的抗疲勞性能不足[50-51]，目前復雜老化條件下瀝青路面出現(xiàn)最多的損壞形式之一就是疲勞破壞，因此研究熱老化條件下瀝青混合料的疲勞損傷性能有著重要意義[5]。行車荷載從靠近到駛離 A 點，A 點分別處于受拉、受壓以及受拉狀態(tài)。B 點的受力狀態(tài)則與 A 點相反，A、B 實際受力情況以及點 B 應(yīng)力隨時間變化曲線如圖 3-1、3-2 所示。車輛每次駛過 A、B 點都會使瀝青路面承受拉壓應(yīng)力（應(yīng)變）循環(huán)交替作用，長期的反復作用導致瀝青路面產(chǎn)生疲勞破壞。由 A、B 兩點的受力情況可知，路面下面層 B 點在行車荷載作用下所受的拉應(yīng)力遠大于 A 點所受的拉應(yīng)力，因此通常情況下行車荷載引起的疲勞裂縫往往從面層底部出現(xiàn)[52]。本章通過瀝青混合料四點彎曲疲勞試驗，分析不同老化條件下基質(zhì)瀝青混合料、SBS 改性瀝青混合料及膠粉改性瀝青混合料的疲勞損傷性能。

材料的疲勞性能是指材料在重復荷載或加載的作用下抵抗破壞的能力，在復雜老化條件下瀝青路面作為柔性路面，由于行車荷載的反復作用，損傷不斷的積累，導致瀝青路面結(jié)構(gòu)的強度逐漸降低。根據(jù)最新的研究和調(diào)研結(jié)果，大部分路面開裂病害的出現(xiàn)關(guān)鍵在于瀝青路面的抗疲勞性能不足[50-51]，目前復雜老化條件下瀝青路面出現(xiàn)最多的損壞形式之一就是疲勞破壞，因此研究熱老化條件下瀝青混合料的疲勞損傷性能有著重要意義[5]。行車荷載從靠近到駛離 A 點，A 點分別處于受拉、受壓以及受拉狀態(tài)。B 點的受力狀態(tài)則與 A 點相反，A、B 實際受力情況以及點 B 應(yīng)力隨時間變化曲線如圖 3-1、3-2 所示。車輛每次駛過 A、B 點都會使瀝青路面承受拉壓應(yīng)力（應(yīng)變）循環(huán)交替作用，長期的反復作用導致瀝青路面產(chǎn)生疲勞破壞。由 A、B 兩點的受力情況可知，路面下面層 B 點在行車荷載作用下所受的拉應(yīng)力遠大于 A 點所受的拉應(yīng)力，因此通常情況下行車荷載引起的疲勞裂縫往往從面層底部出現(xiàn)[52]。本章通過瀝青混合料四點彎曲疲勞試驗，分析不同老化條件下基質(zhì)瀝青混合料、SBS 改性瀝青混合料及膠粉改性瀝青混合料的疲勞損傷性能。

【參考文獻】

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本文編號：2746178