【摘 要】
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布敦岩沥青混凝土路面在我国逐渐开始有广泛的应用。其优良的高温稳定性、水稳定、耐疲劳性能、耐微生物侵蚀特性已在业界形成过了共识。但其低温易开裂特性仍是专家学者研究的重点与难点。目前沥青混凝土低温开裂研究大部分都是基于宏观力学试验及相关指标进行的,而对于沥青混凝土低温开裂过程及其内部孔隙结构变化对其低温开裂性能的影响却鲜有研究。本次研究以施加长短期老化、紫外老化、冻融及盐冻融循环等路用条件的布敦岩沥青
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布敦岩沥青混凝土路面在我国逐渐开始有广泛的应用。其优良的高温稳定性、水稳定、耐疲劳性能、耐微生物侵蚀特性已在业界形成过了共识。但其低温易开裂特性仍是专家学者研究的重点与难点。目前沥青混凝土低温开裂研究大部分都是基于宏观力学试验及相关指标进行的,而对于沥青混凝土低温开裂过程及其内部孔隙结构变化对其低温开裂性能的影响却鲜有研究。本次研究以施加长短期老化、紫外老化、冻融及盐冻融循环等路用条件的布敦岩沥青混凝土及其对照组材料基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土为研究对象,通过数字散斑(DIC)同步观测下的小梁低温三点弯曲试验、冻断试验、核磁共振试验(NMR),分别从宏细观角度下分析三种沥青混凝土的开裂过程。结果表明:在宏观尺度下,布敦岩沥青混凝土在低温下发生开裂直至试件破坏时的应变能密度大于基质沥青混凝土,由此可知布敦岩沥青可以改善基质沥青混凝土低温开裂性能,但冻融和盐冻融循环对布敦岩沥青混凝土的低温性能影响程度最大。由沥青混凝土的弯曲系数Su可知:布敦岩沥青混凝土在0℃、-10℃下与SBS改性沥青混凝土相似,属于柔性开裂;在-20℃下与基质沥青混凝土相似,属于脆性开裂。布敦岩沥青混凝土的转化点温度高于其他两种沥青混凝土,冻断时的断裂强度和冻断温度接近于SBS改性沥青混凝土,且优于基质沥青混凝土,表明在基质沥青中掺加适量的布敦岩沥青可以改善其抗温缩开裂性能。在细观尺度下,通过分析试件三点弯曲DIC云图、裂缝长度、损伤因子DT可知:布敦岩沥青混凝土的裂纹扩展长度大于基质沥青混凝土且裂纹长度变化曲线服从于三次多项式分布,对裂纹长度变化曲线进行分析得到其关键开裂长度并反推关键应变能密度可知,掺加适量的布敦岩沥青具有延缓基质沥青混凝土开裂关键点的出现,在低于-10℃时布敦岩沥青混凝土的关键开裂点和损伤因子变化曲线均发生明显前移现象,说明布敦岩沥青混凝土在-10℃以下的低温环境中其低温抗裂性能出现明显衰弱。综上所述,在负温度区域尤其是冬季寒冷区(<-10℃)应用布敦岩沥青混凝土时应关注其低温抗裂性能。在孔结构角度下,经核磁共振孔隙结构分析,发现相较于基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土,布敦岩沥青混凝土在经过冻融和盐冻融循环损伤前后,其内部孔径变化幅度较小。并对孔结构与沥青混凝土低温开裂进行关联度分析,发现沥青混凝土内部的无害孔和多害孔含量与沥青混凝土的抗裂性能具有较强的关联性。
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