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道路沥青胶结料本构模型参数的确定文献综述

 2020-04-15 18:05:25  

1.目的及意义

由于沥青路面相对传统的水泥路面具有平坦,行车舒适,噪声小,施工速度快等特点,逐渐成为道路常用的结构类型之一,目前我国绝大多数高速公路均采用沥青路面。但随着我国经济的快速发展,道路交通运输量的增加,沥青路面脆点低、温度敏感性大、抗裂性差以及延展性方面的一些问题也逐渐暴露出来。目前,国内沥青路面的使用寿命一般为8-12年,普遍低于设计使用寿命。此外,沥青的路面维修费用往往占据公路维修费用的大部分,所以沥青路面在经济性上仍然存在着很大的改进空间。环境方面而言,沥青在搅拌混合和路面的铺设过程中产生的废气、废料也会造成较大的污染问题。

沥青胶结料是指在沥青混合料中起胶结作用的的沥青类材料,对沥青的性能起着重要的作用。沥青胶结料性能的下降,对沥青路面的性能也有着巨大的影响。美国SHRP计划研究表明,沥青胶结料对沥青路面的路用性能影响很大,对低温开裂的贡献率占87%;疲劳贡献率为58%;高温性能的贡献率为29%。因此道路沥青胶结料本构参数的测定,能有针对性地并有效地,通过添加改性剂等措施来改善沥青胶结料的性能,由此来提高沥青混合料的技术性能,以适应我国日益增长的运输和道路建设需求。

根据低温开裂的机理,沥青低温流变性是影响沥青路面低温开裂性能的最主要因素。美国SHRP沥青胶结料路用性能研究结果表明, 低温弯曲梁流变性(BBR)试验能够较好地评价沥青胶结料低温性能。BBR试验从沥青的流变特性来评价沥青老化后的低温性能优劣,从而反映抗老化能力与低温性能之间的关系。

疲劳开裂是沥青路面常见的破坏形式之一。沥青混合料不断受车载作用产生裂缝,日积月累终发展成路面开裂。大量的研究表明,沥青混合料的疲劳特性与沥青的疲劳性能之间存在较大的联系。由于集料受载能力强于沥青胶浆,载荷作用产生的破坏最早出现在沥青胶浆内部。因此,沥青的疲劳性能是影响其混合料疲劳特性的关键因素。在对沥青疲劳特性的研究方面,欧洲国家的一些研究机构走在了前列。例如壳牌公司研究所(KSLA)、英国TRRI,很早就采用沥青动态剪切试验方法研究沥青的复数劲度模量和相位角,并开发了相应的多种多样的仪器设备。而由于我国之前缺乏类似的仪器设备,所以无法对此进行试验。直到美国SHRP 引进动态剪切试验并用于测定沥青胶结料的疲劳性能,将指标列入Super-pave的沥青路用性能规范,此后我国开始引进动态剪切流变仪(DSR),并引起广泛的重视。

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2. 研究的基本内容与方案

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2.1 基本内容:

样品制备:分别在基质沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青中以不同比例掺入紫外光吸收剂和LDHs。

性能与结构测试:对样品进行短期和长期紫外(UV)老化后进行频率扫描,黏度测试;使用SEM电镜进行结构分析;并针对最佳掺量进行动态剪切流变试验(DSR),弯曲梁流变试验(BBR)。

本构模型参数的确定:根据BBR与DSR试验的流变性能数据,确定模型参数,探究模型组成对不同沥青胶结料的拟合效果以及各个元件参数的作用效果。

2.2 技术方案:

实验主要原料:基质沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青、紫外光吸收剂、LDHs改性沥青

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