考虑不同老化程度的沥青混合料疲劳寿命影响因素及预测方法研究

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高温稳定性、低温抗裂性以及抗疲劳性能等指标是评价沥青混合料的品质与耐久性的重要依据。混合料在老化因素作用下的性能下降以及疲劳寿命衰变是具有一定规律的。为了确定影响混合料性能以及疲劳寿命衰变的因素,本文通过对经过加速老化试验处理的4种沥青混合料进行相关性能试验研究,分析不同老化程度下沥青混合料的高、低温性能、动态模量以及疲劳寿命的变化规律,并对混合料的寿命进行预测分析,本文主要开展了如下研究工作:
  (1)通过对2008年-2016年北京市普通公路检测评定报告中的部分道路路段的各项性能指标以及建养历史数据进行研究分析,结果表明:在不同养护模式的干预下,随着路龄的逐渐增加,沥青路面破损状况指数(PCI)、车辙深度指数(RDI)呈现出波浪式下降的趋势,适当的养护维修可以提升沥青路面的相应性能指标,增加路面耐久性。
  (2)通过制备4种沥青混合料,经过老化处理后,分别进行车辙试验、低温小梁弯曲试验以及间接拉伸疲劳试验,研究原材料对沥青混合料高、低温性能以及抗疲劳性能的影响。研究表明:选用集料最大公称粒径较大的级配以及使用SBS改性沥青可以有效提升沥青混合料的高温稳定性以及抗疲劳性能,但是在相同条件下,AC-16沥青混合料的高温稳定性与AC-25沥青混合料相差不大,抗疲劳性能却存在较大差别;沥青混合料的低温抗裂性能与高温稳定性呈现相反的趋势,在经过老化处理后,混合料的动稳定度增加,疲劳寿命降低,低温最大弯拉应变变化不大,表明老化因素对混合料的高温以及抗疲劳性能影响较大,对低温性能影响较小。
  (3)分别对新制备(0d)、短期老化(4h)、长期老化(5d)以及超长期老化(10d)的沥青混合料试件进行单轴压缩动态模量试验,研究不同老化程度的沥青混合料试件动态模量变化规律。结果表明:温度与加载频率是影响沥青混合料动态模量的主要试验因素;在不同的温度与加载频率下,沥青混合料的力学相应特征不同;抗车辙剂与改性沥青的使用可以有效降低沥青混合料对温度的敏感程度;随着老化程度的加深,沥青混合料对温度的敏感程度增加,动态模量数值增加。
  (4)基于以上研究,通过SPSS以及1stOpt数学统计分析软件建立混合料疲劳寿命预测模型,针对不同混合料建立基于不同老化程度的沥青混合料疲劳寿命预测模型,并对预测模型的预估效果进行评价。通过数据验证表明:以动态模量预测不同老化程度的沥青混合料疲劳寿命,预测精度较高。
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