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沥青路面材料老化与性能衰减特性研究
| 论文题名： | 沥青路面材料老化与性能衰减特性研究 |
| 关键词： | 残留性能;流变性能;沥青路面;衰减特性;病害处理 |
| 摘要： | 近年来，我国沥青路面通车里程数呈井喷式增加，然而随着服役时间的增加，路面产生了大量不同类型的病害。为了保证路面的行车安全性和舒适性，必须进行科学有效的路面养护。然而，路面养护时机的确定是公路工程领域一个亟待解决的科学问题。本研究通过分析取自不同服役年限、养护历史及病害类型的高速公路沥青路面芯样的残留路用性能和老化沥青流变特性，研究沥青路面性能衰减特性，为沥青路面的养护时机判断提供一定的参考依据。 首先，选取了衡德、唐津、石黄和宣大高速进行日常交通流量特点及路面病害调查分析。结果表明，4条高速公路的裂缝类病害都较严重。衡德高速行车少，在未经任何养护处理条件下服役了10年，路面材料近乎自然老化。唐津高速的车辙较为严重，在2007年进行了罩面处理。石黄、宣大高速上行驶的重载货车较多，且超载较为严重，两条高速公路也分别经过了罩面处理。 其次，在4条高速公路病害位置处钻取芯样。采用动态液压伺服试验仪（UTM）对试件的疲劳等路用性能进行研究。结果表明裂缝类病害位置处沥青混合料的疲劳寿命较低，且面层沥青混合料的疲劳曲线斜率较大，即对荷载的应力水平非常敏感。建议在路用性能评价时重点考察沥青面层材料疲劳曲线的斜率。回弹模量的结果表明长期暴露在外界环境中的表面层模量对荷载频率十分敏感。 最后，基于芯样进行抽提回收得到老化沥青，通过动态剪切流变仪（DSR）、四组分分析仪（TLC）及红外光谱仪（FTIR）分别研究了老化沥青的流变性能、组分组成及微观结构变化情况。温度扫描实验结果表明唐津高速沥青的抗高温变形能力最差，衡德高速网裂位置处的疲劳因子最大。衡德高速病害位置处沥青频率敏感性研究结果表明，在服役11年以后不同面层的沥青老化已经趋于固定值。四组分结果表明自然老化条件下裂缝类病害两个面层的沥青四组分含量差别不大，老化程度接近。但是衡德高速坑槽位置处上面层沥青发生了严重老化。红外结果表明，衡德高速公路沥青老化严重，但是病害位置处的亚砜基峰面积非常小，主要都形成了羰基化合物。车道不同位置处试件的实验表明：与车道中央和紧急行车道位置处相比，轮迹带位置处车辙因子更高，疲劳因子更低。而且，行车轮迹带位置处复合模量的主曲线更高，相位角更低。表明了轮迹带位置处沥青的老化严重。 |
| 作者： | 仪明伟 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 吴少鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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