多孔沥青混合料冻融损伤机理与耐久性分析

1、 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 冯德成冯德成多孔沥青混合料冻融损伤机理多孔沥青混合料冻融损伤机理与耐久性分析与耐久性分析哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学2012.3.52 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会主要内容 研究背景研究背景 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析 沥青与集料界面粘结力学性能沥青与集料界面粘结力学性能 界面粘结性能与混合料冻融耐久性界面粘结性能与混合料冻融耐久性3 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会

2、背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状多孔沥青混合料多孔沥青混合料 permeabilityimpermeable空隙较大，细集料较少空隙较大，细集料较少 开级配沥青磨耗层开级配沥青磨耗层(OGFC)透水式路面透水式路面(PEM)排水与饱水式路面排水与饱水式路面(DAP, WRP)降噪型路面降噪型路面(LNP)沥青稳定排水基层沥青稳定排水基层(ATPB)M. Huurman. Lifetime Optimisation Tool, LOT, Main Report, Report 7-07-170-1R, Laboratory of Road and Railway Engineering,

3、 Delft University of Technology, Delft, 2008.1. 4 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状多孔沥青混合料主要优点：多孔沥青混合料主要优点： 由多孔沥青混合料面层与多孔排水基层组成的排水式路面可以由多孔沥青混合料面层与多孔排水基层组成的排水式路面可以将雨水转移入地下，有效补充地下水，保护资源环境。将雨水转移入地下，有效补充地下水，保护资源环境。5 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状多孔沥青混合料主要优点：多孔沥青混合料

4、主要优点： 多孔沥青混合料面层还可减少水漂，提高雨天抗滑性能。多孔沥青混合料面层还可减少水漂，提高雨天抗滑性能。Allex E. Alvarez, Amy E. Martin, Cindy K. Estakhri, Joe W. Button, Charles J. Glover, Sung H. Jung. Synthesis of Current Practice on the Design, Construction, and Maintenance of Porous Friction CourseC. Texas Transportation Institute and The Te

5、xas A&M University System，2006. 6 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状多孔沥青混合料主要优点：多孔沥青混合料主要优点： 饱水式路面可降低路面温度、减少城市热岛效应。饱水式路面可降低路面温度、减少城市热岛效应。 降低车辆行驶时的噪音，改善道路两侧居民居住环境。降低车辆行驶时的噪音，改善道路两侧居民居住环境。环境友好型路面材料，在城市及高速公路应用前景广阔环境友好型路面材料，在城市及高速公路应用前景广阔 达优建材商贸有限公司. 排水性铺装概要Z. 2007. http:/www.taiyu-

6、 7 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问题： 耐久性不佳耐久性不佳结构松散结构松散38%的州因为耐久性问题不再使用的州因为耐久性问题不再使用有有33%的州使用寿命在的州使用寿命在10-12年，有年，有30%大约大约8-10年，年，17%小于小于6年年Allex E. Alvarez, Amy E. Martin, Cindy K. Estakhri, Joe W. Button, Charles J. Glover, Sung H. Jung. Synthesis of Current Practice o

7、n the Design, Construction, and Maintenance of Porous Friction CourseC. Texas Transportation Institute and The Texas A&M University System，2006. 8 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问题： 功能特性的衰减功能特性的衰减 江苏盐通高速排水沥青路面在使用江苏盐通高速排水沥青路面在使用3-4年后，重车道渗水系数迅速下年后，重车道渗水系数迅速下降，严重影响路面的横向

8、排水。降，严重影响路面的横向排水。 日本调查表明：随着使用年限的增长，空隙率变小，透水时间增长，日本调查表明：随着使用年限的增长，空隙率变小，透水时间增长，降噪效果减弱。降噪效果减弱。森永教夫主编. 日本铺装技术答疑M. 人民交通出版社, 2006. 9 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问题： 建设费用高建设费用高相对于密级配混合料增加造价相对于密级配混合料增加造价50-80% 寒冷地区的应用问题寒冷地区的应用问题 内部温度更低，如果有水更容易冻结；内部温度更低，如果有水更容易冻结； 撒布盐或砂进行融雪和增加

9、摩阻力时，会堵塞空隙；撒布盐或砂进行融雪和增加摩阻力时，会堵塞空隙； 冰雪地区带钉轮胎导致的磨耗；冰雪地区带钉轮胎导致的磨耗； 冻融问题？冻融问题？10 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问题： 冻融耐久性关注度较少的原因冻融耐久性关注度较少的原因 主要功能为排水，应用地区为南方多雨区域主要功能为排水，应用地区为南方多雨区域 -205度的冻融循环试验条件过于保守度的冻融循环试验条件过于保守 空隙较大，可以有效消散水的冻胀力空隙较大，可以有效消散水的冻胀力达优建材商贸有限公司. 排水性铺装概要Z. 2007.

10、http:/www.taiyu- 11 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问题： 寒冷地区的应用问题寒冷地区的应用问题美国明尼苏达州环道美国明尼苏达州环道冻融问题？冻融问题？Matthew Lebens. Porous Asphalt Pavement Performance in Cold RegionsR. LRRB INV 878：Task 4 Report，2009.10. 12 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问

11、题： 寒冷地区的应用问题寒冷地区的应用问题美国明尼苏达州环道美国明尼苏达州环道-2009.82010.1模拟小交通量公路条件模拟小交通量公路条件Matthew Lebens. Porous Asphalt Pavement Performance in Cold RegionsR. LRRB INV 878：Task 4 Report，2009.10. 13 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状存在的问题：存在的问题： 寒冷地区的应用问题寒冷地区的应用问题 荷兰，近荷兰，近10年修筑的约年修筑的约90%高速路高速路面为多孔沥青路

12、面，使用状况良好面为多孔沥青路面，使用状况良好2009冬冬冻融问题？冻融问题？Salil Mohan. Winter Damage of Porous Asphal-Case study using a meso-mechanics based Tool for Lifetime Optimization of PAD. Thesis of Delft University of Technology, 2010.12. 14 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 背景背景及及国内外研究现状国内外研究现状需要回答的问题：需要回答的问题： 是否存在冻融耐久性问题？是否存在

13、冻融耐久性问题？ 冻融作用下，混合料的损伤特点如何？如何提高抗冻融破坏能冻融作用下，混合料的损伤特点如何？如何提高抗冻融破坏能力？力？M. Huurman. Lifetime Optimisation Tool, LOT, Main Report, Report 7-07-170-1R, Laboratory of Road and Railway Engineering, Delft University of Technology, Delft, 2008.1. 15 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会主要内容 研究背景研究背景 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青

14、混合料抗冻性能分析 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析 沥青与集料界面粘结力学性能沥青与集料界面粘结力学性能 界面粘结性能与混合料冻融耐久性界面粘结性能与混合料冻融耐久性16 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 一、空隙率与冻融耐久性一、空隙率与冻融耐久性筛孔尺寸 (mm)通过率 (%)AC-16AM-16OGFC-16191001001001695979513.28478809.5706357.54.754836202.363422151.182515120.618109

15、.50.31377.50.151045.50.075634AC: 61% AM: 121%OGFC: 181% 17 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 一、空隙率与冻融耐久性一、空隙率与冻融耐久性0)(1)(FnFnD)(exp(1 ()(dcxnkAnD18 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 AM-16空隙率AM-16吸水率AM-16体积变化OGFC-16空隙率OGFC-16体积变化平均体积变化AC-16空隙率AC-16吸水率AC

16、-16体积变化质量损失率19 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 沥青混合料的冻融损伤是一个空隙率和体积逐渐增大，内部宏观、微观裂纹增多，材料性能衰减的演变过程，其冻融损伤过程可以分为三个阶段： 第第阶段：阶段：开口空隙内水分冻结膨胀，对空隙壁形成冻胀拉应力 第第阶段：阶段：性能的稳定期，冰胀力可通过连通空隙消散第第阶段：阶段：加速损伤，水分侵蚀沥青与集料界面，结构松散三种混合料的损伤规律满足最不利空隙率的概念。对于多孔沥青混合料，尽管由于空隙大可以消散部分冰胀力，但相对于密级配混合料耐久性依然较差。 多孔沥青混合

17、料的损伤特点？多孔沥青混合料的损伤特点？20 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 二、空隙率控制指标与分布规律二、空隙率控制指标与分布规律日本铺装规范空隙率大约为20% 美国路面规范空隙率大约为18-22% 我国公路沥青路面施工技术规范空隙率大约为18-25% 体积法设计，包含表面粗糙21 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 二、空隙率控制指标与分布规律二、空隙率控制指标与分布规律美国某试验路段现场芯样空隙率空间分布密级配 Eyad M

18、asad, Emad Kassem, Arif Chowdhury, Zhanping You. A Method for Predicting Asphalt Mixture Compactability and Its Influence on Mechanical Properties. FHWA/TX-09/0-5261-2, Texas Transportation Institute, The Texas A&M University System, College Station, Texas, 2008.8. 22 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际

19、研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 试件类型试件编号空隙率测试方法两种方法空隙率差/%体积法/%Corelok法/%150170mm1-119.817.42.41-221.819.12.71-321.319.02.3100150mm2-116.815.61.22-218.317.50.82-318.517.21.323 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 对于多孔沥青路面来说，冻融作用的临界位置在对于多孔沥青路面来说，冻融作用的临界位置在结构内部结构内部。对。对于常用的于常用的开级配磨耗层

20、开级配磨耗层，由于厚度较小，空隙更易连通，受冻，由于厚度较小，空隙更易连通，受冻融作用相对更小。而对于厚度较大的双层或多层多孔沥青路面，融作用相对更小。而对于厚度较大的双层或多层多孔沥青路面，以及作为结构层的以及作为结构层的排水基层排水基层，容易出现积水与冻融。这种破坏，容易出现积水与冻融。这种破坏宏观上表现并不明显，但损伤累积到一定程度，结构很快就会宏观上表现并不明显，但损伤累积到一定程度，结构很快就会大面积松散！大面积松散！ 空隙率大小的重要影响！空隙率大小的重要影响！ 如何判断是否产生冻融损伤？如何判断是否产生冻融损伤？ 最不利空隙率范围：最不利空隙率范围：7%-13%24 中加寒区道路

21、运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 三、渗水系数三、渗水系数集料最大公称粒径集料最大公称粒径级配级配空隙率大小！空隙率大小！25 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 三、渗水系数三、渗水系数日本铺装规范400ml/10s美国路面规范11.5710-2cm/s我国施工规范仅要求实测可通过渗水系数反映空隙连通最大公称粒最大公称粒径径16mm2400ml26 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会主要内容 研究背景研究背景 多孔沥青

22、混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析 沥青与集料界面粘结力学性能沥青与集料界面粘结力学性能 界面粘结性能与混合料冻融耐久性界面粘结性能与混合料冻融耐久性27 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析一、多孔沥青混合料粘弹塑性损伤本构方程一、多孔沥青混合料粘弹塑性损伤本构方程总应变的增量表示pijveijijddd损伤模型 mmxnnnedxexmnD)()(11)(Dijij1粘弹性模型 )2(2)2(10322

23、121) 1() 1(ttttttttttveveeEeEEeed塑性模型 0)(),(21pijkJIakfmnmnpijpijeklklepklkleppggddgddWd28 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析二、粘弹塑性损伤模型的验证二、粘弹塑性损伤模型的验证-10 0 10 20 29 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析二、粘弹塑性损伤模型的验证二、粘弹塑性损伤模型的验证随着温度

24、的降低，粘弹模型中E0、E1、E2、t1与t2都有不同程度的上升 30 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析二、粘弹塑性损伤模型的验证二、粘弹塑性损伤模型的验证塑性模型中G、K也表现为明显的S型曲线 31 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析三、多孔沥青混合料冻融损伤分析三、多孔沥青混合料冻融损伤分析 应用模型分析不同冻融次数下的应力应变曲线应用模型分析不同冻融次数下的应力应变曲线32 中加寒

25、区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析三、多孔沥青混合料冻融损伤分析三、多孔沥青混合料冻融损伤分析模型参数不同冻融循环次数0246810E0/Mpa60.860.859.654.053.544.4E1/Mpa30.17.614.413.910.07.3E2/Mpa6.02.01.5t1/s22.324.326.330.634.538.0t2/s70.472.472.874.876.878.6K/Mpa113.9116.7105.983.586.764.2G/Mpa65.764.860

26、.261.663.644.5弹性元件模量及塑性模型中体积模量和剪切模量，随着冻融次数的增加都逐渐下降。松弛时间随着冻融次数的增加逐步变大。33 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析三、多孔沥青混合料冻融损伤分析三、多孔沥青混合料冻融损伤分析经过多次冻融循环，经过多次冻融循环，混合料抵抗体积变形混合料抵抗体积变形的能力减弱，的能力减弱，内摩阻角内摩阻角逐渐增大，逐渐增大，混合料粘聚力混合料粘聚力有较大损失有较大损失。 多次冻融损伤多次冻融损伤- 级配碎石级配碎石（粘结力消失粘结力消失）tgc34

27、 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会主要内容 研究背景研究背景 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析宏观唯象多孔沥青混合料冻融损伤力学分析 沥青与集料界面粘结力学性能沥青与集料界面粘结力学性能 界面粘结性能与混合料冻融耐久性界面粘结性能与混合料冻融耐久性35 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 1、沥青与集料界面粘结性能试验方法、沥青与集料界面粘结性能试验方法对于多孔沥青混合料，我国公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）推荐采用14m 20m 一、沥青与集料界面粘结性能试验

28、方法一、沥青与集料界面粘结性能试验方法Marek, C.R., and M. Herrin. Tensile Behavior and Failure Characteristics of Asphalt Cements in Thin Films. Proceedings, Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 37, 1968, pp. 386-421. 石料 石料 36 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 2、集料试样的制备、集料试样的制备玄武岩玄武岩花岗岩花岗岩花岗岩花岗岩玄武岩玄武岩一、沥青与集料

29、界面粘结性能试验方法一、沥青与集料界面粘结性能试验方法2D扫描电镜扫描电镜3D原子力显微镜原子力显微镜37 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 3、试验系统、试验系统DSR（动态剪切流变仪）（动态剪切流变仪）一、沥青与集料界面粘结性能试验方法一、沥青与集料界面粘结性能试验方法38 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 一、沥青与集料界面粘结性能试验方法一、沥青与集料界面粘结性能试验方法4、界面粘结试验系统受力特性与有效性分析、界面粘结试验系统受力特性与有效性分析不同厚度沥青薄膜的力学性能不同厚度沥青薄膜的力学性能当沥青膜足够厚时，对界面剪切模量

30、影响较小。39 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面疲劳力学性能二、沥青与集料界面疲劳力学性能界面疲劳试验条件界面疲劳试验条件0.01Hz加载波形： 加载频率： 集料： 花岗岩、玄武岩结合料： PG64-22（未老化、短期老化、长期老化）、橡胶沥青（未老化、短期老化、长期老化）40 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面疲劳力学性能二、沥青与集料界面疲劳力学性能界面疲劳试验条件界面疲劳试验条件集料类型沥青试验温度/控制应力/MPa玄武岩PG64-22未老化、RTFO、PAV；橡胶沥青未老化、RTFO、PAV5

31、0.6、0.8、1.0、1.2100.6、0.8、1.0200.2、0.3、0.4、0.5花岗岩PG64-22未老化、RTFO、PAV；橡胶沥青未老化、RTFO、PAV50.8、1.0、1.2100.6、0.8、1.0200.2、0.3、0.4结合料模量下降到50%初始模量所对应的加载次数为疲劳寿命 41 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面疲劳力学性能二、沥青与集料界面疲劳力学性能疲劳损伤模型与寿命预估疲劳损伤模型与寿命预估应力型疲劳损伤方程 nD)(01tDDDntttttt)2(011sfDN21Tba110Tban2242 中加寒区道路运营技

32、术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面疲劳力学性能二、沥青与集料界面疲劳力学性能沥青与集料界面粘结疲劳性能分析沥青与集料界面粘结疲劳性能分析花岗岩花岗岩花岗岩与PG64未老化沥青界面疲劳寿命曲线 花岗岩与不同沥青20度下界面疲劳寿命曲线温度与施加应力对界面粘结疲劳性能有较大影响 43 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面疲劳力学性能二、沥青与集料界面疲劳力学性能沥青与集料界面粘结疲劳性能分析沥青与集料界面粘结疲劳性能分析玄武岩玄武岩 玄武岩与PG64未老化沥青界面疲劳寿命曲线 玄武岩与不同沥青20度下界面疲劳寿命曲线44 中加

33、寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面疲劳力学性能二、沥青与集料界面疲劳力学性能沥青与集料界面粘结疲劳性能分析沥青与集料界面粘结疲劳性能分析两种岩石对比两种岩石对比 当沥青为基质沥青时，自身的粘度较小，与其粘结的岩石当沥青为基质沥青时，自身的粘度较小，与其粘结的岩石材料类型影响较大，此时玄武岩与沥青间具有更好的界面疲材料类型影响较大，此时玄武岩与沥青间具有更好的界面疲劳性能。当结合材料粘度较大时，两者间界面性能主要取决劳性能。当结合材料粘度较大时，两者间界面性能主要取决于沥青，岩石成分的作用减小。于沥青，岩石成分的作用减小。45 中加寒区道路运营技术国际研

34、讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 三、沥青与集料界面开裂力学性能三、沥青与集料界面开裂力学性能沥青与集料界面开裂试验简介沥青与集料界面开裂试验简介临界应变能密度（critical strain energy density，CSED) 集料类型沥青试验温度/剪应变速率/s-1玄武岩PG64-22未老化、RTFO、PAV；橡胶沥青未老化、RTFO、PAV50.1、0.25、0.5、0.75100.1、0.25、0.5、0.75150.25、0.375、0.5、0.75200.5、0.75、1、1.25250.5、0.75、1、1.25花岗岩PG64-22未老化、RTFO、PAV；橡胶沥青未老化

35、、RTFO、PAV50.05、0.1、0.25、0.5100.05、0.1、0.25、0.5150.1、0.25、0.5、0.75200.25、0.5、0.75、1250.5、0.75、1、1.5、2能量更好地反映材料抵能量更好地反映材料抵抗破坏的能力抗破坏的能力 46 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 三、沥青与集料界面开裂力学性能三、沥青与集料界面开裂力学性能不同集料与沥青界面开裂性能不同集料与沥青界面开裂性能玄武岩玄武岩 玄武岩与未老化PG64及橡胶沥青界面CSED 玄武岩与未老化PG64及橡胶沥青界面剪切强度 橡胶沥青具有较好疲橡胶沥青具有较好疲劳寿命的原因

36、主要在劳寿命的原因主要在于其大的应变值于其大的应变值 47 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 三、沥青与集料界面开裂力学性能三、沥青与集料界面开裂力学性能不同集料与沥青界面开裂性能不同集料与沥青界面开裂性能玄武岩与不同沥青界面系统临界应变能密度20度主曲线 花岗岩与不同沥青界面系统临界应变能密度20度主曲线 橡胶沥青具有更大的临橡胶沥青具有更大的临界应变能密度（界应变能密度（CSED） 48 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 三、沥青与集料界面开裂力学性能三、沥青与集料界面开裂力学性能更低温度下沥青与集料界面开裂性能更低温度下沥青与集料界

37、面开裂性能仪器限制，一般不易仪器限制，一般不易进行进行沥青种类针入度/0.1mm当量脆点/152530PG64-223289143-18.2橡胶沥青285993-24.9冻融环境中混合料内部温度一般高于当量脆点，显示出冻融环境中混合料内部温度一般高于当量脆点，显示出粘粘弹性弹性49 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 三、沥青与集料界面开裂力学性能三、沥青与集料界面开裂力学性能低温下沥青与集料界面开裂性能低温下沥青与集料界面开裂性能玄武岩与玄武岩与PG64-未老化未老化玄武岩与玄武岩与PG64-短期老化短期老化玄武岩与玄武岩与PG64-长期老化长期老化玄武岩与橡胶沥青

38、玄武岩与橡胶沥青-未老化未老化玄武岩与橡胶沥青玄武岩与橡胶沥青-短期老化短期老化玄武岩与橡胶沥青玄武岩与橡胶沥青-长期老化长期老化50 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 二、沥青与集料界面开裂力学性能二、沥青与集料界面开裂力学性能低温下沥青与集料界面开裂性能低温下沥青与集料界面开裂性能花岗岩与花岗岩与PG64-未老化未老化花岗岩与花岗岩与PG64-短期老化短期老化花岗岩与花岗岩与PG64-长期老化长期老化花岗岩与橡胶沥青花岗岩与橡胶沥青-未老化未老化花岗岩与橡胶沥青花岗岩与橡胶沥青-短期老化短期老化花岗岩与橡胶沥青花岗岩与橡胶沥青-长期老化长期老化51 中加寒区道路

39、运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 三、沥青与集料界面开裂力学性能三、沥青与集料界面开裂力学性能低温下沥青与集料界面开裂性能低温下沥青与集料界面开裂性能两种岩石与PG64临界应变能密度-10主曲线两种岩石与橡胶沥青临界应变能密度-10主曲线在低温下长期老在低温下长期老化不利于沥青与化不利于沥青与集料间的界面粘集料间的界面粘结性能结性能 52 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会 四、沥青与集料界面性能四、沥青与集料界面性能 相对于相对于PG64-22沥青，橡胶沥青与集料间有着更佳的界面沥青，橡胶沥青与集料间有着更佳的界面粘结性能；沥青的短期老化有助于改善两

40、者之间粘结性能，粘结性能；沥青的短期老化有助于改善两者之间粘结性能，长期老化的作用相反。长期老化的作用相反。 当沥青粘度较小时，与其粘结的岩石材料化学成分影响较当沥青粘度较小时，与其粘结的岩石材料化学成分影响较大。当胶结材料粘度较大时，两者之间的界面性能主要取决大。当胶结材料粘度较大时，两者之间的界面性能主要取决于沥青自身的特性，岩石成分作用减小。于沥青自身的特性，岩石成分作用减小。 我国粘附性试验方法与标准主要关注高温下沥青与集料间的我国粘附性试验方法与标准主要关注高温下沥青与集料间的粘附性能，对于低温下的性能较少涉及粘附性能，对于低温下的性能较少涉及 低温粘附性试验低温粘附性试验 当温度较低时，集料类型与结合料老化与否的影响均降低，当温度较低时，集料类型与结合料老化与否的影响均降低，沥青类型决定了与集料间的界面粘结性能。沥青类型决定了与集料间的界面粘结性能。53 中加寒区道路运营技术国际研讨会中加寒区道路运营技术国际研讨会主要内容 研究背景研究背景 多孔沥青混合料抗冻性能分析多孔沥青混合料抗冻性能分析 宏观唯象多孔