基于能量耗散理論的POE-SBS復(fù)合改性瀝青疲勞性能研究.pdf

1、瀝青膠結(jié)料的疲勞特性對(duì)瀝青混合料的疲勞壽命起著重要作用，有效評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料的疲勞壽命是研究路面疲勞破壞的基礎(chǔ)問(wèn)題。目前，室內(nèi)評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料疲勞性能時(shí)，大都采用連續(xù)加載模式，或者采用連續(xù)加載之后添加休息期模式，與實(shí)際路面的受力模式并不一致。因此，本文以間歇加載的方式模擬實(shí)際路面的受力模式，并以連續(xù)加載方式作為參比試驗(yàn)組，對(duì)瀝青膠結(jié)料疲勞性能進(jìn)行研究。
　　苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS改性瀝青作為應(yīng)用最廣泛、用量最多的聚合物改性瀝青

2、，其一大弊端是抗疲勞能力不夠理想。聚乙烯-辛烯熱塑性彈性體POE既具有優(yōu)異的韌性又具有良好的加工性，在改善聚合物復(fù)合材料的抗沖擊及疲勞性能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。鑒于此，本文以POE、SBS對(duì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性，著重分析POE對(duì)SBS改性瀝青流變性能及不同加載模式下疲勞特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　通過(guò)SHRP單點(diǎn)試驗(yàn)、多應(yīng)力蠕變恢復(fù)試驗(yàn)和彎曲蠕變勁度試驗(yàn)研究POE-SBS比例及摻量對(duì)瀝青性能的影響，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出在POE-

3、SBS比例為1∶9、改性劑摻量為4.5％時(shí)制備的復(fù)合改性瀝青高溫及低溫性能均較優(yōu)。利用WLF公式和CAM模型，采用規(guī)劃求解的方法擬合出的復(fù)數(shù)模量與實(shí)測(cè)復(fù)數(shù)模量相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.99以上。分析瀝青主曲線(xiàn)族可以得出，POE的加入并未對(duì)SBS瀝青寬頻范圍內(nèi)流變性能造成顯著影響。
　　通過(guò)對(duì)6種瀝青應(yīng)力控制的間歇加載和連續(xù)加載模式下疲勞性能的研究，在以瀝青復(fù)數(shù)模量G*確定的Nf50和以基于耗散能確定的Np20評(píng)價(jià)瀝青疲勞性能時(shí)，6種瀝青間歇

4、加載模式下Nf50及Np20較連續(xù)加載模式分別提高了80％～90％和90％～100％。瀝青在間歇加載條件下可承受的交變荷載循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)大于同等應(yīng)力大小的連續(xù)加載模式，因此實(shí)驗(yàn)室條件下僅采用連續(xù)加載模式研究瀝青的疲勞性能是不夠合理的。
　　通過(guò)對(duì)6種不同POE-SBS比例瀝青疲勞性能的研究，得出無(wú)論是連續(xù)加載還是間歇加載模式，隨著POE比例的增加，Nf50及Np20均呈現(xiàn)先增加后減少而后再增加的趨勢(shì)，且加入POE的瀝青疲勞壽命均高于S

5、BS改性瀝青。表明POE的引入提高了SBS改性瀝青的疲勞壽命。POE-SBS比例為1∶9的復(fù)合改性瀝青與純SBS瀝青相比，連續(xù)加載模式中，前者較后者Nf50-連續(xù)提高了60％，Np20-連續(xù)提高了54％;間歇加載模式中，前者較后者Nf50-間歇提高了62％，Np20-間歇提高了60％。說(shuō)明少量的POE即可大幅提高瀝青的疲勞壽命。
　　耗散能變化率DR在表征應(yīng)力控制連續(xù)加載模式下瀝青的疲勞壽命時(shí)尚可呈現(xiàn)出一定規(guī)律，而在間歇加載模式下