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沥青及沥青混合料热诱导自愈合特性研究
| 论文题名： | 沥青及沥青混合料热诱导自愈合特性研究 |
| 关键词： | 沥青;沥青混合料;自愈合性能;流动扩散;弹性恢复 |
| 摘要： | 沥青是一种自愈合材料，具有随着温度的升高愈合得更快的潜力，通过加热可诱导沥青路面实现裂纹自愈合。本文利用动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪和动态力学分析仪对沥青及沥青混合料的热诱导自愈合性能进行了系统研究。 首先，利用动态剪切流变仪粘度-频率扫描试验研究了沥青的流动行为，根据其流动行为因子判断其潜在的最佳愈合温度，并通过疲劳-愈合-再疲劳试验测试了不同温度下沥青的愈合率，最终确认了道路石油沥青的最佳愈合温度，同时研究了沥青实现完全愈合所需的愈合时间。研究发现，未老化和老化的道路石油沥青均在其软化点温度下呈现近牛顿流体状态，在该温度下沥青显示出最佳的疲劳损伤自愈合性能，但沥青的老化使其最佳愈合温度有所增加；SBS改性沥青在其软化点以下20℃即可实现疲劳损伤的完全恢复；70#道路石油沥青和90#道路石油沥青在各自的软化点温度下加热20分钟后均可以完全愈合其疲劳损伤，该愈合时间与根据Wool和O'connor模型计算的沥青实现完全愈合所需的愈合时间相吻合。 其次，采用弯曲流变仪进行三点弯曲断裂-愈合-再断裂试验，以强度恢复率作为愈合指标，研究了70#道路石油沥青砂浆、90#道路石油沥青砂浆和SBS改性沥青砂浆不同愈合温度和不同愈合时间下的愈合效率，并分析了沥青自愈合的机理。结果表明，70#道路石油沥青砂浆和90#道路石油沥青砂浆均在稍微高于沥青软化点的温度时自愈合性能最好，而SBS改性沥青砂浆在愈合温度到达沥青软化点之前就已经具有了较好的自修复性能。道路石油沥青与改性沥青的自愈合机理不同：道路石油沥青的自愈合机理主要是沥青向裂纹中粘性流动，SBS改性沥青砂浆的自愈合是沥青分子流动扩散和SBS链段弹性恢复共同作用的结果。 最后，利用动态力学分析仪对沥青混合料小梁试件进行了三点弯曲实验，利用小梁试件在热诱导愈合前后的断裂能之比作为愈合指标，研究了70#道路石油沥青混合料、90#道路石油沥青混合料和SBS改性沥青混合料的自愈合性能。实验表明，沥青混合料的热诱导自愈合能力与沥青砂浆相似，70#道路石油沥青混合料和90#道路石油沥青混合料均在稍微高于沥青软化点温度时自愈合性能达到最佳状态，在SBS改性沥青混合料也是低于SBS改性沥青软化点的温度下就达到了最佳愈合性能；而沥青混合料实现完全自愈合需要更长的愈合时间，这与矿粉和砂对沥青流动的阻碍作用有关。 |
| 作者： | 唐进 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 刘全涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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