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原文传递改性沥青高温性能评价及其应用的研究

论文题名：	改性沥青高温性能评价及其应用的研究
关键词：	改性沥青;高温性能;车辙;高模量沥青混合料;沥青路面
摘要：	沥青路面的高温流动变形问题一直是世界各国普遍关注的路面主要损坏形式之一，实践表明，改性沥青的使用可以有效提高沥青路面的高温性能。但改性沥青与基质沥青具有性质上的根本差异，SHRP评价体系中适用于基质沥青的试验方法和指标无法准确、全面地反映改性沥青的高温变形特性。本文应用流变学试验方法和理论，分析研究了改性沥青在重复荷载作用下的高温变形特点和评价指标，并对高温性能评价中的必要环节——短期老化模拟进行了研究，改进了旋转薄膜烘箱试验方法RTFOT，使其适用于改性沥青。结合改性沥青的高温性能评价方法，对几种常用的沥青混合料车辙试验方法和指标进行了对比研究，并进而采用旋转多轮车辙仪RLWT对沥青路面的车辙分析和评价方法进行了探讨。最后，作为改性沥青和混合料评价研究的应用，对抗车辙产品高模量沥青混合料的高温性能进行了综合评价。　　美国的SHRP研究提出了基于路用性能的Superpave沥青胶结料规范，其中的高温性能评价方法用于改性沥青时显示出一定的局限性，评价指标G*/sinδ不能完整地表征改性沥青的高温性能，其关键在于没有考虑延迟弹性的影响。重复蠕变恢复试验可以将永久变形与延迟弹性变形区分开来，更适合改性沥青的高温性能评价。通过蠕变恢复试验发现，基质沥青的高温变形绝大部分是不可恢复的粘性流动，粘度对永久变形起着决定性作用；而改性沥青的变形中延迟弹性部分占了很大比例，它对沥青的性能具有重要影响，累积变形的发展速率可以直观地表征改性沥青的高温变形发展，用εL/εP表征，其意义与混合料车辙试验的动稳定度指标类似。对比分析了温度、荷载和加载-恢复时间对改性沥青变形累积行为和评价指标εL/εP的影响。并结合国际研究前沿，对改性沥青的粘性成分——零剪切粘度ZSV进行了探讨，分别采用蠕变试验、动态模式试验和多种流变学模型拟合方法确定了ZSV，改性沥青的ZSV比基质沥青大得多，通过试验直接测定比较困难。　　改性沥青的高温性能评价需要考虑施工过程中的沥青老化，老化模拟效果直接影响高温性能评价结果。目前广泛使用的旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT对改性沥青的老化模拟不充分，为此，提出了升高试验温度的改进措施和具体的改性沥青老化试验温度确定方法。不仅解决了改性沥青在RTFOT中老化不充分的问题，而且与实际施工温度相符，可以有效模拟现场老化。　　与改性沥青的重复蠕变恢复试验相对应，混合料的车辙试验也是一种具有间歇期的重复加载试验，可用来评价改性沥青混合料的高温性能。对我国规范中的车辙试验、美国的APA和RLWT三种车辙试验进行了对比研究，分析了国标车辙试验的动稳定度和变形指标，指出改性沥青混合料的评价应以动稳定度指标为主；对RLWT的研究表明，16000次加载作用下的车辙变形是比较合理的评价指标，并采用RLWT对路面车辙进行了分析和评价，对处治方案的优化和预防性养护的推广具有重要的指导意义。　　介绍了采用上述改性沥青设计出的高模量沥青混合料，并对它的高温性能进行了综合评价。力学试验和车辙试验结果均表明其具有良好的抗车辙性能，同时也体现出车辙深度与劲度模量的相关性。运用三维有限元方法模拟分析了高模量沥青混合料用于路面不同层次时的力学响应，表明高模量混合料的使用可以减小路面结构的整体受力，尤其在水平荷载较大的时候效果更加明显。通过在车辙病害整治中的应用表明，采用较小厚度的高模量沥青混合料就可以达到甚至超过普通改性沥青混合料的抗车辙能力，在车辙病害整治和高温重载地区的道路建设方面将具有广阔的应用前景。
作者：	贾娟
专业：	结构工程
导师：	张肖宁
授予学位：	博士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文