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原文传递沥青及沥青混合料旋转剪切试验装置与试验方法研究

论文题名：	沥青及沥青混合料旋转剪切试验装置与试验方法研究
关键词：	沥青混合料;旋转剪切试验;动态模量;应力松弛;自动控制
摘要：	沥青混合料高温稳定性及抗剪强度不足是沥青路面存在的拥包、车辙等破损现象的根本原因。多年来，国内外针对沥青及沥青混合料抗剪性能试验设备与试验方法进行了广泛研究。目前，动态剪切流变试验(DSR)、Superpave剪切试验(SST)是用于测定沥青及沥青混合料动态特性并用于高温稳定性能评价的典型方法，但由于DSR功能单一、SST价格昂贵等原因而缺乏普及实用性。　　论文基于微型电机、变频器、扭矩传感器、位移传感器及温度传感器等硬件和自行开发的计算机自动控制系统软件，设计并组装了具有良好经济实用性、采用旋转加载方式、适用于沥青及沥青混合料、具有静态及动态剪切性能测定的系列试验装置，可进行静态破坏性能试验、动态黏弹性特性试验、振荡（疲劳）破坏性能试验、蠕变及重复蠕变回复性能试验、应力松弛及循环加载试验。计算机自动控制系统软件可完成试验进程自动控制，具有应变控制方式的正弦、余弦、三角形等动态函数加载功能，可完成试验数据自动处理和图表自动绘制。　　为检验试验装置的运行稳定性和试验方法的可行性，论文基于25组共470余个试件进行了沥青旋转剪切破坏性能试验研究，基于17组共150余个试件进行了振荡破坏性能试验，并考虑剪切加载速率(0.1～2.0 rad/s)、试验温度(-6～40℃)、沥青类型（普通AH90、橡胶沥青及SBS改性沥青）、沥青厚度(0.5～3.5mm)、试件直径(30mm、21mm)等因素的影响。在室温20℃条件下，基于93个方形截面、AC13沥青混合料进行了沥青混合料旋转剪切破坏性能试验，重点考虑旋转剪切加载速率因素的影响。在室温20℃条件下进行了不同应力水平的沥青旋转剪切蠕变性能试验和应力松弛性能试验，并重点针对3种沥青类型、4种应力水平进行了重复蠕变回复试验，研究沥青试件的黏弹塑性变形及变形回复性能。　　试验检验结果表明:(1)旋转剪切破坏性能试验、振荡破坏性能试验、蠕变及重复蠕变性能试验的试验装置运行稳定、试验方法切实可行，与DSR相比具有较好的经济性和宽广的适用范围;(2)应力松弛试验装置在“持荷”阶段不能完全限制旋转轴的同向旋转位移，试验结果的准确性受到一定影响，但对于应力松弛循环加载试验，当持荷时间极短时可忽略该影响。　　基于论文试验装置的试验研究结果，可得出以下结论:(1)沥青试件的旋转剪切破坏存在沥青屈服、沥青脆性、纯黏结界面破坏、黏结界面破坏同时沥青脆裂等类型;加载速率、试验温度、沥青类型等对沥青试件的破坏形态、破坏剪应力、剪切变形模量、破坏加载时间等有明显影响;(2)振荡破坏过程中，复数剪切模量呈明显曲线下降趋势，但相位角的变化不明显;加载函数周期对复数剪切模量和相位角有一定影响;试验温度对复数剪切模量影响很明显，对相位角也有较大影响;沥青厚度及试件直径对复数剪切模量和相位角的影响不明显;(3)沥青类型、应力水平对沥青变形回复性能有较大影响;(4)加载速率对沥青混合料的剪切破坏加载时间、破坏应力、破坏应变有很大影响，对变形模量有明显影响。
作者：	李玉华
专业：	市政工程
导师：	陈静云;王哲人
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文