沥青混合料中胶浆-集料粘结性及力学性能研究

摘要

沥青路面在现代道路公路建设中应用最为广泛。然而日趋苛刻的行车条件和路表积水、气候影响，使沥青路面表层掉粒、集料松散剥落、开裂等破坏现象时有发生。因此，对沥青混合料内部集料间粘结性能的研究就尤为关键，具有重要的理论意义和指导作用。本文综合单个集料间沥青膜、混合料中沥青胶浆、沥青混合料本身三方面由细观到宏观分析评价了沥青混合料中胶浆-集料粘结性能及断面破坏模式。 研究采用特殊工艺制备集料-沥青-集料层状样品，采用动态热机械分析仪分别进行循环动态拉伸和静态拉伸应力加载试验，并借助对各试验断裂面的显微分析，探讨沥青、集料、温度、应力加载水平、应力加载方式等对集料间粘结层的粘结性能及抗拉疲劳性能、抗拉破坏机理的影响。结果表明，集料-沥青界面抗拉寿命随加载应力的增大而减少；老化可以略微提高界面粘结性能，水损害使粘结性能降低，沥青同时经老化和水损害时抗拉疲劳寿命则急剧下降；集料-沥青界面的破坏模式包括集料与沥青粘结面的粘附破坏和沥青内部的粘聚破坏，粘附破坏比例随温度的升高而下降。 利用沥青胶浆成型的一种新方法，基于动态剪切流变仪研究沥青胶浆的抗剪疲劳性能，分析温度、老化、应力大小对胶浆抗剪性能的影响。结果表明老化显著降低胶浆抗剪疲劳寿命，应力、温度影响显著且各具特点。 采用电液伺服材料试验机和马歇尔稳定度测试仪对沥青混合料进行直接拉伸实验和间接拉伸试验，以综合分析混合料整体粘结力学性能，同时对其断裂面进行显微观测。结果表明，沥青混合料抗拉强度和断裂能随温度的升高而减少，随加载应变速率的增大而增大；沥青混合料中的界面破坏模式包括集料与沥青或胶浆粘结面的粘附破坏与沥青及胶浆内部的粘聚破坏；破坏模式对温度和荷载方式敏感，粘附破坏比例随温度的升高而下降，低应变速率荷载时沥青及胶浆内部的粘聚破坏较高荷载速率时多。 本研究证明集料-沥青界面抗拉性能、沥青胶浆抗剪疲劳性能、沥青混合料抗拉抗裂性能有很好的相关性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2采用的技术路线

第二章实验方法与主要原材料性能

2.1实验方法及所用仪器

2.1.1试验方法

2.1.2实验所用仪器

2.2原材料性能

2.2.2沥青性能指标

2.2.2集料性能指标

第三章：集料-沥青界面DMA拉伸试验

3.1集料-沥青界面DMA拉伸实验原理

3.1.1集料-沥青界面拉伸实验用样品制备

3.1.3实验控制与应力加载方式

3.2集料-沥青界面拉伸实验结果与分析

3.2.1两种应力加载方式数据分析

3.2.2累积疲劳损伤与加载方式之间的模型探讨

3.2.3沥青老化对粘结性能的影响

3.2.4水损害对粘结性能的影响

3.3集料-沥青拉伸断面破坏显微分析

3.4本章小节

第四章沥青胶浆DSR抗疲劳试验

4.1沥青胶浆疲劳特性研究

4.2沥青胶浆抗疲劳试验

4.2.1试验原理

4.2.2沥青胶浆抗疲劳试验用样品制备

4.3实验结果分析

4.3.1温度对胶浆疲劳寿命的影响

4.3.2沥青老化对胶浆疲劳寿命的影响

4.4本章小节

第五章：沥青混合料抗拉抗裂性能研究

5.1沥青混合料抗拉抗裂性能

5.1.1间接拉伸实验

5.1.2直接拉伸试验

5.1.3试验用样品制备

5.1.4沥青混合料级配设计

5.2间接拉伸试验结果与分析

5.2.1间接拉伸强度分析

5.2.2断裂能分析

5.3直接拉伸实验结果与分析

5.4开裂破坏过程与断面形貌

5.4.1试件的破坏过程与位置

5.4.2断面形貌显微分析

5.5本章小节

第六章：主要结论及建议

6.1主要结论

6.2对后续研究的建议

参考文献

致谢

附录