全气候作用下沥青混合料老化性能变化研究

摘要

沥青及沥青混合料路面由于其良好的耐久性能和行车过程的舒适度等原因，使得其成为国内外道路的主要使用材料。但是由于老化造成的低温开裂、疲劳、车辙、粒料松散等等，使得沥青路面的实际使用年限远远小于路面的设计使用年限。近年来，多数学者致力于沥青及沥青混合料老化的研究中，由于老化过程中多是考虑热氧化、氧氧化这些单一或少数因素对沥青及沥青混合料的影响，并没有更进一步的将自然环境中热、氧、光照、雨水等多方面耦合作用对沥青混合料的影响做全面的研究。 本课题主要分析沥青混合料在全气候条件下老化过程中性能的变化情况。使用的混合料的设计级配为AC-13和SMA-13的沥青混合料。将AC-13与SMA-13沥青混合料置于全气候老化加速仪（AWM）中进行老化，时间分别为0、1000、2000和3000小时的老化。对全气候条件下老化好的 AC-13沥青混合料进行高温车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验和疲劳试验，分析 AC-13沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性能、劲度模量以及疲劳性能随老化时间的变化趋势。对 AC-13沥青混合料按照美国SHRP规范中沥青混合料的短、长期老化，并对短期老化、长期老化后的试件进行高温车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验和疲劳试验。除此之外，将全气候条件下老化的AC-13沥青混合料的各个性能与 SHRP短期、长期老化试验后性能比较。对老化后的SMA-13沥青混合料进行Abson沥青抽提回收，通过原子力显微镜和高速剪切流变仪，分析抽提回收的沥青、SHRP旋转薄膜老化沥青（RTFOT）、SHRP压力老化沥青（RTFOT+PAV）的形貌、粘结力、模量以及车辙因子，并对两种老化方式沥青的性能进行比较。 结果显示：1）SHRP短期老化程度相当于全气候条件下240小时左右的老化程度。2) SHRP长期老化程度约为全气候老化加速仪中2100小时的老化程度。3）在试验过程中AC-13沥青混合料的性能，随着紫外线强度变大而衰减。4）RTFOT老化程度大致为全气候作用下0小时的老化程度。5）RTFOT+PAV的老化程度相当于全气候老化加速仪中2400小时的老化情况。6）随着老化时间增加、沥青性能的衰减程度增加，沥青混合高温性能以及劲度模量试验值增大，低温性能的弯拉强度、劈裂强度比以及疲劳次数均呈现降低的趋势。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和目的

1.2 国内研究现状

1.3 国外研究现状

1.4 研究内容及技术路线

第二章 试验材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

第三章 AC-13沥青混合料全气候条件下的老化性能

3.1 全气候老化后水稳定性能

3.2 全气候老化后低温性能

3.3 全气候老化后高温性能

3.4 全气候老化后疲劳性能

3.5 本章小结

第四章 基于SHRP老化方法AC-13沥青混合料老化性能

4.1 SHRP短期老化和长期老化后水稳定性能

4.2 SHRP短期老化和长期老化后低温性能

4.3 SHRP短期老化和长期老化后高温性能

4.4 SHRP短期老化和长期老化后疲劳性能

4.5 全气候老化与SHRP短期老化和长期老化的关系

4.6 本章小结

第五章 紫外线对AC-13沥青混合料老化性能影响

5.1 全气候常规老化与全气候紫外线增强老化后水稳定性能

5.2 全气候常规老化与全气候紫外线增强老化后低温性能

5.3 全气候常规老化与全气候紫外线增强老化后高温性能

5.4 全气候常规老化与全气候紫外线增强老化后疲劳性能

5.5 本章小结

第六章 全气候老化方法与SHRP沥青老化方法之间的关系

6.1 材料

6.2 老化沥青的微观特性

6.3 动态剪切流变（DSR）试验结果

6.4 全气候老化与SHRP老化之间的关系

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

图表目录

致谢

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