沥青材料流变学
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摘要摘要自愈合材料是自身具有修复损伤能力的材料。
沥青材料的自愈合行为是指在荷载间歇期,沥青分子经过浸润、扩散等运动,使沥青混合料中的微裂缝自动愈合,其性能逐渐恢复。
沥青材料因其具有扩散流动能力,其自愈合能力较强。
而岩沥青作为一种天然沥青,性质十分稳定,将其作为改性剂掺入沥青或沥青混合料时表现出较为优良的路用性能和自愈性。
目前,沥青路面在其服役期内的疲劳开裂问题已相当严峻,如何充分利用沥青材料的自愈性对路面进行及时养护,使其产生的损伤和裂缝能够被及时修复,延长其服役寿命,已成为道路工程设计与养护亟需解决的问题,这对于公路工程具有十分重要的现实意义。
本文结合现有研究成果,深化明晰各影响因素对于沥青材料自愈合行为的影响,初步探索整个间歇期当中,自愈合行为的演变规律。
主要的研究内容及研究成果如下:(1)采用变温的疲劳-愈合-疲劳试验分析温度作用对沥青胶浆自愈合性能的影响,频率扫描试验确定沥青胶浆在不同温度条件下的状态,上述两种试验结果表明基质沥青胶浆在高于其软化点开始表现为近牛顿流体,具有良好的流动性,此时的温度就是基质沥青胶浆的最佳自愈温度,岩沥青胶浆最佳自愈温度远低于岩沥青改性沥青的软化点,并且岩沥青胶浆在表现为近牛顿流体前已经获得最大的自愈合能力。
(2)选取基质沥青胶浆与岩沥青胶浆,对间歇时间内的受损沥青胶浆试样施以小应变,监测其自愈合行为,发现沥青胶浆愈合曲线呈总体增长的趋势,发展形态表现为“两段”型,即呈“半抛物线”状的增长型曲线和“水平”状的稳定型曲线。
(3)沥青胶浆存在阈值损伤度,当疲劳损伤小于阈值损伤度时,沥青胶浆具有恢复到初始状态的愈合能力;而大于阈值损伤度时,则不易恢复到初始状态。
岩沥青的掺入会提高沥青胶浆的阈值损伤度。
(4)通过两种沥青胶浆在不同愈合时间及不同损伤度条件下的疲劳-愈合-疲劳试验,建立累积耗散能表征的愈合指数与愈合时间t0.25的函数关系,进而得到不同损伤度条件下基质沥青胶浆与岩沥青胶浆完全恢复时的最短愈合时间。
沥青动态剪切试验dsr流变学原理
沥青动态剪切试验(DSR)是一种用于评估沥青材料流变学性质的常用实验方法。
DSR实验方法基于沥青材料在剪切变形时的响应,通过施加正弦波形的动态应力以及测量材料的应变响应来分析沥青材料的变形行为。
DSR实验的流变学原理包括两个主要参数:频率和应变幅值。
频率是指施加剪切应力的频率,通常以弧长速度(rad/s)或角频率(rad/s)表示。
应变幅值则为施加剪切应力的最大值。
在DSR实验中,实验者测量沥青材料对施加的正弦波形应力的响应,并计算出复合剪切模量G*和损耗角δ。
G*代表沥青材料的弹性和粘性特性的平均值,而δ代表沥青材料的粘性特性。
DSR实验可以用于评估沥青材料的流变学特性,如动态剪切模量、黏度和延展性等。
通过分析沥青材料的流变学特性,可以优化沥青制品的性能设计,并预测其在使用中的性能。