文摘

变形性能和疲劳性能是重要的特征的沥青绑定材料用于施工路面层。粘弹性沥青混合物是通过动态测试更好的特点。这种类型的测试让我们整理材料对轴振动通常躺在6 Hz-25赫兹的范围标准条件。沥青改性热灵敏度的范围从−20°C + 60°C对混合物的整体特性产生重大影响。变形属性作为输入用于实证混合设计,和沥青混合料的疲劳性能反映了参数的功能测试。主曲线表达各种不同条件下沥青混合料的性质,使我们能够评估他们不需要昂贵的测试时间。

1。沥青粘结剂、沥青混合物

变形特性、抗变形和疲劳性能的沥青混合料对沥青路面使用性能的一个重要的影响。路面施工中沥青作为粘结剂的矿物骨料表面堆焊层。沥青是一种沥青材料获得真空蒸馏过程残留的原油精炼(1]。沥青混合料的力学性能主要受应用沥青结合料的性质的影响。在对混合过程中,沥青结合料必须足够的液体在高气温160°c创建总体的同质涂层。当地气候发挥作用随着粘结剂保持规定的刚度在夏季最高温度抵抗车辙变形,但它必须保持足够的灵活性在冬季低温季节2]。

变形性能的评估是通过执行动态冲击试验和特定的沥青混合料的疲劳寿命。疲劳寿命的评估是基于电阻减少或增加变形不同的绑定和混合物。同时,评价本身是按照标准执行测量复杂的模量(3和疲劳4沥青的增强材料,混合;这些规定代表现实traffic-car轴在正常操作的频率从6到25 Hz。

1.1。沥青粘结剂的实验室测试

沥青粘结剂是热塑性的液体像粘弹性材料(5]。他们的变形行为可以由他们的流变参数。粘性和弹性性质的变化与温度和时间测量的响应周期引起的材料变形forces-vibration或小振幅振荡压力。阶段诱导应力和响应变形的不完全匹配;的应变相位滞后于应力一定的相角。如果正弦振动变形,剪切应力表示为(6,7] 在哪里应力幅值,是角频率,是时间,。

复杂的动态模量(Pa)被定义为(6,7] 方程(2)可分为两部分: 第一个与应变阶段,第二个呢的阶段与压力角吗。因此,两个动态模块定义(6,7]: 称为储能模量,其值由样本在剪切应变能存储过程。因此,它代表了弹性行为。损耗模量的值测量应变能量用尽的样本在剪切过程中;因此,他们代表材料的粘性行为。这种能量的一部分示例和释放的热量来加热环境。样品损耗模量高的展品不可逆变形(6,7]。

复杂的动态粘度(Pa·s)的定义 在哪里[s⁻¹)代表了剪切速率(6,7]。

2。执行测试

流变参数的比较,,选择修改的执行和聚合物改性沥青粘结剂的温度46°C-60°C (80°C)。流变特性测定和比较了未改性沥青粘结剂B 50/70和70/100(处置)。测试材料的基本属性表1。总等于对混合物的组成,它显示在表中2。

测量振荡进行了自然史流变仪MCR301对流加热装置供450人。应用方法的频率扫描测试(FS)。FS方法使用平行板system-PP系统:降低板是静止的;上板执行振荡运动,从而创建了一个样本中剪切。plates-shearing之间的距离间隔定义(图1)。

FS测试执行在一个恒定的温度。这种测量方法可以同时监测的流变参数,,在选定的时间间隔角的频率(6]。每个测试样本被放置在两平行板之间直径25毫米(PP25系统),与每个other-shearing 1毫米的距离间隔= 1毫米。

流变参数监测的发展趋势,,在依赖角频率是线性的,除了储能模量在角频率400 - 600年代⁻¹60°C(图2)。除了上面提到的情况下,和曲线几乎是平行的。比率之间的粘性和弹性性质不变;这意味着退化将显示的变化分子weight-networking或大分子链断裂不可能6]。

此外,修改绑定也测试了。图表曲线表达储能模量失去线性角400 - 600年代的频率⁻¹。的急剧减少表示高损耗模量之间的比率和储存模量,即阻尼因子。这个点退化与弹性的丧失有关。

从测量确定的知识如下:(我)聚合物改性粘结剂达到的最高价值评估流变参数,,角度考虑区间的频率的温度60°C。流变参数测定的最低价值未改性粘结剂游戏的70/100;(2)修改绑定显示更多显著减少复杂的粘度随着角频率的增加与修改的绑定;(3)根据获得的结果,从测试集绑定,绑定修改气候最适合重型人行道,并有很强的温度波动。

为了获得所需的属性,沥青粘结剂不习惯只在纯沥青的形式,也就是说,未改性沥青粘结剂;相反,他们可以通过合成改性聚合物。聚合物改性沥青(PMB)具有较高的比未改性的软化点和较低的断裂点。因此,建议建设重型人行道的气候温度波动大(3- - - - - -5]。

2.1。实验室检测沥青混合物

复杂的模量()是一种比应变和变形稳定,谐波变量振荡在考虑彼此的时移8]: 复杂的模量是测量样品暴露于短期交流谐波负载。它传达的比例最大振幅兴奋紧张(),最大振幅诱导变形()和相移的振幅()。压力,负载,在时间上呈现正弦变化,应用于线性粘弹性材料的元素。压力随时间和频率相同的压力,但它落后的阶段。测量值为特定混合物图形呈现在图如图3。测量的图形表示形式和复杂的模量评价数据所示4和5。

准确评价沥青混合料的疲劳寿命取决于疲劳分析中使用的标准(9]。

疲劳是减少重复荷载作用下材料的强度相比的力量在一个负载(10]。的值周期(m / m)相对应的应变10⁶周期(10]。

根据斯洛伐克尺寸标注方法,疲劳是由 在哪里疲劳系数和吗是载荷的循环次数。

复杂的模量的测试和疲劳性能进行了实验室的建设管理系大学的日利纳(图6)。设备使用恒定的偏差。它可以改变从0.1到30 Hz频率和温度的测试−20°C + 30°C。

弯曲测试用于确定复杂的模量和沥青路面铺装材料的抗疲劳强度。梯形的两点弯曲试验样本可以说是最可重复的和可再生的弯曲试验方法中详细说明相关EN 12697指令8,10]。仔细样本存储在一个平坦的表面保护来自太阳的温度30°C,防止变形。样品测量精度为0.1毫米。

在该测试中,样品的底部固定和自由移动呈现正弦恒位移振幅。梯形样品同时进行测试;他们是受到恒定应变振幅以选定的频率和温度直到刚度模量降低。样本的疲劳寿命周期的数量对应的常规故障判据组测试条件温度、频率和加载模式,例如,常数偏差水平,或恒力水平,或任何其他常数加载条件。这是一个数量的加载应用程序,Nf / 50,复模量降低一半的初始值(10]。

3所示。测试混合设计和测量结果

复杂的模量和疲劳性能测试有两个混合设计。总体内容和混合物的比例保持不变。然而,第一混合物(A1)包含泛型沥青粘结剂B 70/100(处置)相比,第二混合物(A2)含有聚合物改性沥青PmB 70/100 - 83。两种混合物可以申请11 AC路面层。一般来说,路面性能属性是沥青粘结剂性能的影响;众所周知,传统的沥青有限范围的流变特性和耐久性,不够足够抵抗路面祸患(11]。因此,测试的目的是向我们展示的大小对混合物性能达到通过粘结剂改性的影响。

3.1。结果:复杂的模量

两个样本测试温度范围从−10°C + 27°C。1赫兹的频率变化到20 Hz。复杂混合物A1模量的测量结果列在表中3和图7。复杂的模量()不同温度的+ 10°C和在同一频率+ 15°C (10 Hz): = 8364,7 MPa, = 5938,0 MPa。

使用相同的方法,相同类型的混合A2的结果测量: = 5844 MPa, = 4032 MPa。

此外,变形性能验证第三A3rec混合设计,准备从混合物A2以40%的聚合沥青回收物质循环骨料制成的。A3rec混合设计,更有利的变形性质被确定。这可能是脆性的后果旧沥青混合物在新的和改变粮食分布曲线的结果添加回收材料。

复杂的模量是衡量(微应变)。原因引入这种混合设计的测试是天然骨料来源枯竭是由于高需求在道路建设和处理废弃物的数量不断增加,研究人员正在探索使用替代材料可以保护自然资源和拯救环境12]。

3.2。结果:疲劳性能

疲劳寿命是衡量样本,加载在+ 10°C 25赫兹的频率。疲劳是在双对数系统的线性回归估计疲劳寿命与振幅水平。利用这些结果,平均应变对应于10⁶周期()和疲劳线的斜率。的参数是(一) ,(b) ,(c)坡,(d)估计剩余标准差,(e)相关系数。

评价是依照执行

为结果,以下计算:(我)应变的估计在10⁶周期(10),(2)剩余标准差的估计(11),(3)质量指数(12), 在哪里 样品受到疲劳测试三个变形值梯形的解开,测试结束,当复杂的模量减少了一半的初始值。疲劳被表示为一个值从线性回归,这是确定测量18日测试样品。对混合物A1, A2, A3rec展示在表确定值4。测量结果的图形化表示维勒的图(图所示8)。

4所示。评价:主曲线

所有三种混合物受到评价微波激射器曲线。评估是由主curves-after引入气体常数的方法从3到97赫兹频率。计算的值根据以下(8]: 在哪里明显的能量激活(210⁵Jmol⁻¹),理想气体常数(8.31434 Jmol吗^−1°K⁻¹),,°K表达的温度(是参考温度)。

主曲线的优点是,它们允许评价沥青混合料的性质不同的温度和频率较低的tests-recomputed值表达沥青混合料的变形特性。主曲线表达复杂的模量的变化引起的温度影响路面在其寿命。

图9显示了混合A3rec主曲线。我们可以观察到的变化复杂的模量在不同的温度下和激励的频率force-continuous线。离散值在图9显示变化的复杂的模量在一个恒定的温度,但是在不同频率的激励力量。

5。结论

根据执行测量,我们确定,与未改性粘结剂混合A1优越的变形属性(),而修改后的粘结剂混合A2优越的疲劳寿命参数()。沥青,从疲劳的角度参数,有重要影响沥青混合料用于建设路面表面层次。沥青结合料的变形特性和疲劳影响规范性规定路面层的特征。评价沥青有不同的复杂的模值对温度的依赖。尽管事实上,改性沥青具有较高的剪切模量的值,变形性能低劣,而疲劳寿命优越。证实了这一知识测量其他的混合物。实证混合设计方法通常使用变形特性;疲劳寿命特征是功能测试的关键。所有三个满意的混合物从物理力学性质的角度。沥青路面层绑定材料设计经验和利用变形性质复杂的模量。 However, for functional tests, fatigue life characteristic ()更重要。不同的变形特性和疲劳寿命值,关键是,设计混合评估对气候条件要求承载力和弹性。

测量表明,优越的改性沥青混合料是由吉祥的疲劳参数定义的。变形特性和疲劳寿命验证还在A3rec混合物。再生骨料是milled-out路面铺装材料。A3rec混合物降低疲劳寿命参数,回归直线的角度比较严重,和一百万个周期的比例变形值()是较低的。尽管如此,混合适用于路面施工层,可以用于底基层层。

确认

这项研究是支持部分由科学教育部资助机构,科学和体育斯洛伐克共和国和斯洛伐克科学院授予织女星。1/0485/12。