紫外光老化下沥青路面抗裂性能分析

摘要

我国公路经过改革开放以来的长足发展,高速公路的通车里程已经接近10万公里。实际工程中表现出在我国中西部紫外线老化强烈的地域沥青路面开裂情况越显突出。目前研究显示,紫外光老化作用可以使得沥青针入度和延度下降,软化点升高。但是在紫外老化对于沥青混合料影响方面的研究还是非常少,一些研究都是通过混合料试验的方法对沥青混合料路用性能的评价,没有针对路面开裂的问题进行具体的分析。所以本文将研究在几种常遇温度和级配情况下紫外光对沥青路面开裂的影响以及在紫外老化后路面裂缝扩展寿命的变化规律。
　　本文采用规范中AC-13级配中值附近级配,同时以增加一定比例的粗集料调整出另外两个级配类型。通过室内紫外老化环境箱进行加速老化。在-10度,0度,以及15度情况下完成制成试件的劈裂试验,弯曲试验,回弹模量试验。分析紫外光老化对试验结果的影响,发现在各种温度下经紫外光老化后沥青混合料试件强度有所下降,模量上升,抗拉极限应变减小,反应了紫外光老化对沥青结合料产生一定的破坏,使得其粘结力下降,变形能力减弱,抵抗开裂的性能下降。
　　以断裂力学理论为基础,通过试验得到的参数在Abaqus中建立道路模型,通过有限元计算得到各种情况下的裂缝尖端应力应变场,并求得强度因子变化。通过实验得到的数据,根据Lytton公式计算得到裂缝扩展关键参数A,n。在Paris模型基础上变形积分求得各种情况下的沥青路面裂缝发展的寿命。分析得知,经紫外老化后的沥青路面应力强度因子增大,裂缝尖端应力集中现象更严重,裂缝发展速度变大。裂缝扩展系数A随紫外老化变化不大,但受级配影响较大。裂缝扩展系数n紫外老化后增加。最终计算得出紫外光老化后沥青路面裂缝扩展寿命下降。同时推荐出抵抗紫外老化较好裂缝扩展寿命较长的级配类型。

目录

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中文摘要

英文摘要

1绪论

1.1问题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究的主要内容

1.4研究的技术路线

1.5主要创新点

2模拟沥青混合料紫外老化方案的确定

2.2紫外线分布规律

2.3室内加速紫外光老化设备

2.4室内与室外紫外线老化对应关系研究

3紫外光老化下基于沥青混合料试验的路面抗裂性能分析

3.1原材料性能试验

3.2沥青混合料组成设计

3.3紫外老化下抗裂性能研究

3.4紫外老化下疲劳弯曲研究

3.5紫外老化下回弹模量

3.6本章小结

4紫外老化后沥青路面裂缝问题的有限元模拟

4.1沥青路面裂缝的形成因素

4.2断裂力学理论基础及计算方法

4.3带裂缝路面有限元模型的建立

4 .4应力强度因子

4.5本章小结

5紫外老化下沥青路面裂缝扩展寿命研究

5.1 裂缝扩展理论基础

5.2沥青路面紫外老化前后裂缝扩展寿命预估

5.3 带裂缝沥青路面养护措施

5.4本章小结

6结论与展望

6.1研究的主要结论

6.2研究的不足与展望

致谢

参考文献

附录