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原文传递基于能量耗散理论的POE-SBS复合改性沥青疲劳性能研究

论文题名：	基于能量耗散理论的POE-SBS复合改性沥青疲劳性能研究
关键词：	改性沥青;流变性能;疲劳性能;能量耗散
摘要：	沥青胶结料的疲劳特性对沥青混合料的疲劳寿命起着重要作用，有效评价沥青胶结料的疲劳寿命是研究路面疲劳破坏的基础问题。目前，室内评价沥青胶结料疲劳性能时，大都采用连续加载模式，或者采用连续加载之后添加休息期模式，与实际路面的受力模式并不一致。因此，本文以间歇加载的方式模拟实际路面的受力模式，并以连续加载方式作为参比试验组，对沥青胶结料疲劳性能进行研究。　　苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS改性沥青作为应用最广泛、用量最多的聚合物改性沥青，其一大弊端是抗疲劳能力不够理想。聚乙烯-辛烯热塑性弹性体POE既具有优异的韧性又具有良好的加工性，在改善聚合物复合材料的抗冲击及疲劳性能方面具有明显优势。鉴于此，本文以POE、SBS对沥青进行复合改性，着重分析POE对SBS改性沥青流变性能及不同加载模式下疲劳特性的影响。主要研究内容及成果如下: 　　通过SHRP单点试验、多应力蠕变恢复试验和弯曲蠕变劲度试验研究POE-SBS比例及掺量对沥青性能的影响，根据试验结果得出在POE-SBS比例为1∶9、改性剂掺量为4.5％时制备的复合改性沥青高温及低温性能均较优。利用WLF公式和CAM模型，采用规划求解的方法拟合出的复数模量与实测复数模量相关系数可达0.99以上。分析沥青主曲线族可以得出，POE的加入并未对SBS沥青宽频范围内流变性能造成显著影响。　　通过对6种沥青应力控制的间歇加载和连续加载模式下疲劳性能的研究，在以沥青复数模量G*确定的Nf50和以基于耗散能确定的Np20评价沥青疲劳性能时，6种沥青间歇加载模式下Nf50及Np20较连续加载模式分别提高了80％～90％和90％～100％。沥青在间歇加载条件下可承受的交变荷载循环次数远大于同等应力大小的连续加载模式，因此实验室条件下仅采用连续加载模式研究沥青的疲劳性能是不够合理的。　　通过对6种不同POE-SBS比例沥青疲劳性能的研究，得出无论是连续加载还是间歇加载模式，随着POE比例的增加，Nf50及Np20均呈现先增加后减少而后再增加的趋势，且加入POE的沥青疲劳寿命均高于SBS改性沥青。表明POE的引入提高了SBS改性沥青的疲劳寿命。POE-SBS比例为1∶9的复合改性沥青与纯SBS沥青相比，连续加载模式中，前者较后者Nf50-连续提高了60％，Np20-连续提高了54％;间歇加载模式中，前者较后者Nf50-间歇提高了62％，Np20-间歇提高了60％。说明少量的POE即可大幅提高沥青的疲劳寿命。　　耗散能变化率DR在表征应力控制连续加载模式下沥青的疲劳寿命时尚可呈现出一定规律，而在间歇加载模式下DR则表现为一系列无规律的分散点。说明DR不适用于评价应力控制模式间歇加载条件下沥青的疲劳性能，在使用DR时应保证数据的连续性。
作者：	王承献
专业：	道路与铁道工程
导师：	王立志
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文