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基于半圆弯曲试验的沥青混合料自愈合性能影响因素研究
| 论文题名： | 基于半圆弯曲试验的沥青混合料自愈合性能影响因素研究 |
| 关键词： | 公路路面;沥青混合料;半圆弯曲试验;自愈合性能 |
| 摘要： | 由车辆荷载引起的疲劳开裂是路面的主要损伤类型。研究表明，作为黏弹性材料，沥青混合料经过疲劳损伤后，在合适的养护条件下会发生自愈合行为。然而，混合料愈合性能的影响因素众多，并且现有的试验方法及评价指标不够完善，针对沥青混合料愈合性能的研究仍需要进一步的深入。 目前研究发现，半圆弯曲试验具有试验设备简单以及受力状态与路用情况相符等优势。考虑到已有的研究成果，本文以半圆弯曲疲劳试验为基础，采用疲劳寿命恢复率为评价指标，并以烘箱加热作为沥青混合料愈合方法，分析愈合时间、愈合温度、损伤程度、老化程度、集料级配、纤维种类以及沥青材料对混合料愈合性能的影响。 首先制备AC-13、SMA-13和PAC-13三种级配半圆试件并进行疲劳损伤—愈合实验，研究结果表明，提高愈合温度及延长愈合时间对混合料愈合性能有积极影响，但过高的愈合温度及过长的愈合时间对愈合指数提升有限；提高损伤程度会使得混合料愈合性能变差；不同级配沥青混合料的愈合性能存在差异，三种级配混合料的愈合性能为A C-13＞SMA-13＞PAC-13；之后以AC-13级配为基础，分别掺入木质素纤维和玄武岩纤维并进行愈合实验，试验结果表明纤维的掺入能有效的改善混合料的愈合性能，并且在损伤水平较低时，玄武岩纤维混合料会发生“锻造效应”，即疲劳性能好于损伤前。扫描电镜试验发现，两种纤维能够有效抑制混合料裂缝的开展并促进沥青在养护过程中的流动；最后同样以AC-13级配为基础，分别采用基质沥青、SBS改性沥青和纳米复合改性沥青制备混合料并进行实验，证明沥青材料也是混合料愈合性能的重要影响因素。当愈合温度较低或愈合时间较短时，基质沥青混合料愈合性能优于SBS改性沥青混合料。随着愈合温度的提高以及养护温度的延长，SBS改性沥青混合料愈合性能逐渐好于基质沥青混合料。纳米复合改性沥青混合料的愈合性能最佳，并且在损伤水平较低时也会出现“锻造效应”；老化过程对混合料愈合性能存在负面影响。短期老化影响较小，并且掺入ZnO能够削弱其对愈合性能的负面作用。长期老化能够明显降低混合料的愈合性能。经过长期老化后，基质沥青混合料几乎不愈合，而两种改性沥青混合料仍能够维持一定的愈合性能。红外光谱分析结果显示，掺加SBS改性剂能够抑制老化过程中羰基和亚砜基指数的升高，提升基质沥青的抗老化能力，而加入纳米ZnO能够约束短期老化后两种指数的升高，进一步提高SBS改性沥青抵抗短期热氧老化的性能。 |
| 作者： | 刘海林 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张海涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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