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多孔隙透水沥青路面在现代城市中得到越来越多的应用,可以有效提升道路的安全性能,降低噪音污染,同时可以使城市中的“热岛效应”得到有效缓解。但是这种多孔隙沥青路面易受到交通荷载的压密作用和路表污染物的堵塞作用的影响,在发生降雨时出现较为严重的水损坏,使得其寿命低于传统路面,成为道路养护的热点。利用微波技术对常规沥青混合料进行加热修复,存在升温速度较慢、加热效率偏低、加热不均匀的情况,无法实现大面积的微波加热自愈效果。本课题提出在沥青混合料中加入铁氧体材料,增强路面吸波能力,通过微波技术,使路面迅速、均匀升温,从而在路面未出现结构性破坏之前,对沥青路面进行修复。
本文首先基于OGFC-13级配进行了沥青混合料配合比设计,分析了不同铁氧体掺量对混合料的析漏、飞散和路用性能的影响,发现掺入铁氧体粉会使得混合料的沥青析漏损失降低,飞散损失上升。掺入5%的铁氧体,沥青混合料的高温稳定性变好,水稳定性和低温性能会有一定下降,但均满足规范要求。
对石料、填料等原材料和沥青胶浆、砂浆以及混合料进行微波加热实验,发现玄武岩中含有铁矿成分,具有不错的吸波能力,但升温不均匀性较为明显,三种不同的填料粉末中,锰锌铁氧体粉的吸波效果最好。加入铁氧体粉末之后,沥青胶浆、砂浆和沥青混合料的升温速率和升温均匀性有明显的提升。
设计冻融循环试验对试件进行水损坏破坏,采用疲劳寿命延长率和疲劳寿命恢复率作为评价指标,探究了铁氧体掺量、微波加热时间、微波加热温度、微波加热时机等对铁氧体多孔沥青混合料自修复能力的影响。研究发现温度对于沥青混合料的愈合影响很大,当沥青混合料的疲劳寿命由于水损坏降低至50的时候,在愈合时间为15h时,5%铁氧体OGFC沥青混合料的最佳加热温度为96℃,疲劳寿命延长率达1.05;愈合时间对沥青混合料的愈合也会有一定的影响,愈合时间越长,沥青混合料愈合得越好;微波修复沥青混合料存在一个最佳的愈合时机,本次研究发现5%铁氧体OGFC沥青混合料的最佳愈合时机为其劲度模量下降50%时。
利用DIC技术,观测不同愈合温度、愈合时间以及不同的加载方式下多孔沥青混合料破坏过程和自修复后再破坏过程中起裂时间、裂缝扩展路径、裂缝扩展速率、位移场、应变场变化的影响规律。研究发现愈合温度对试件再次破坏时的起裂时间影响巨大,就起裂时间而言,当沥青混合料被完全破坏,愈合时间为5h时,铁氧体OGFC沥青混合料存在一个最佳微波加热温度,为98℃。裂缝在发展过程中的发展速率呈阶段性发展状态,随着愈合温度的增加,沥青混合料半圆试件再破坏过程的发展速率呈先下降后上升的状态,而随着愈合时间的增加,半圆试件再破坏过程的发展速率呈下降状态。
本文首先基于OGFC-13级配进行了沥青混合料配合比设计,分析了不同铁氧体掺量对混合料的析漏、飞散和路用性能的影响,发现掺入铁氧体粉会使得混合料的沥青析漏损失降低,飞散损失上升。掺入5%的铁氧体,沥青混合料的高温稳定性变好,水稳定性和低温性能会有一定下降,但均满足规范要求。
对石料、填料等原材料和沥青胶浆、砂浆以及混合料进行微波加热实验,发现玄武岩中含有铁矿成分,具有不错的吸波能力,但升温不均匀性较为明显,三种不同的填料粉末中,锰锌铁氧体粉的吸波效果最好。加入铁氧体粉末之后,沥青胶浆、砂浆和沥青混合料的升温速率和升温均匀性有明显的提升。
设计冻融循环试验对试件进行水损坏破坏,采用疲劳寿命延长率和疲劳寿命恢复率作为评价指标,探究了铁氧体掺量、微波加热时间、微波加热温度、微波加热时机等对铁氧体多孔沥青混合料自修复能力的影响。研究发现温度对于沥青混合料的愈合影响很大,当沥青混合料的疲劳寿命由于水损坏降低至50的时候,在愈合时间为15h时,5%铁氧体OGFC沥青混合料的最佳加热温度为96℃,疲劳寿命延长率达1.05;愈合时间对沥青混合料的愈合也会有一定的影响,愈合时间越长,沥青混合料愈合得越好;微波修复沥青混合料存在一个最佳的愈合时机,本次研究发现5%铁氧体OGFC沥青混合料的最佳愈合时机为其劲度模量下降50%时。
利用DIC技术,观测不同愈合温度、愈合时间以及不同的加载方式下多孔沥青混合料破坏过程和自修复后再破坏过程中起裂时间、裂缝扩展路径、裂缝扩展速率、位移场、应变场变化的影响规律。研究发现愈合温度对试件再次破坏时的起裂时间影响巨大,就起裂时间而言,当沥青混合料被完全破坏,愈合时间为5h时,铁氧体OGFC沥青混合料存在一个最佳微波加热温度,为98℃。裂缝在发展过程中的发展速率呈阶段性发展状态,随着愈合温度的增加,沥青混合料半圆试件再破坏过程的发展速率呈先下降后上升的状态,而随着愈合时间的增加,半圆试件再破坏过程的发展速率呈下降状态。