目前我國公路建設(shè)大量采用改性瀝青，但路面因疲勞性能的不足帶來的損壞愈發(fā)嚴(yán)重，鑒于相應(yīng)改性瀝青的疲勞性能研究經(jīng)驗較少，因此本書主要對改性瀝青混合料的疲勞性能進行研究。將常用改性瀝青和新型改性瀝青混合料疲勞性能展開評價與對比的研究，給出了基于性能分級的設(shè)計建議。另外對疲勞性能試驗方法、定義、判斷標(biāo)準(zhǔn)、疲勞性能影響因素、自愈合對疲勞性能的補償?shù)冗M行了相關(guān)方面的系統(tǒng)研究。
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隨著交通量的增大，剛性、半剛性基層所帶來的面層反射裂縫的增多，路面的損壞由之前單一的車轍問題變成多以疲勞開裂為主、車轍損壞為輔的形式。但無論從混合料性能評價、混合料設(shè)計研究，還是從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，我國目前對混合料疲勞性能的關(guān)注都較為缺乏；再者國內(nèi)外對疲勞性能研究多集中于基質(zhì)瀝青混合料，對改性瀝青混合料的疲勞性能的研究尚不成熟，研究也跟不上我國高等級公路大量采用改性瀝青面層設(shè)計的腳步。本書將針對這些問題，對基質(zhì)瀝青和多種常用改性瀝青混合料進行多種因素影響下全面系統(tǒng)的疲勞性能研究。
本書以瀝青混合料的疲勞性能為研究對象，選用當(dāng)下最為流行且穩(wěn)定性最高的四點彎曲小梁彎曲疲勞試驗方法，此法為美國AASHTOT321-03標(biāo)準(zhǔn)，后被我國JTGE20-2011納入規(guī)范進行標(biāo)準(zhǔn)化。本書作者進行了大量的疲勞試驗，這些疲勞試驗均采用了多因素全面設(shè)計。讀者可通過查閱試驗結(jié)果，對瀝青混合料的疲勞性能在某一種影響因素下進行全面的了解，并且研究過程考慮了瀝青混合料的自愈合對疲勞性能的補償作用。通常而言，高溫和疲勞性能是矛盾的，這導(dǎo)致推行考慮高溫和疲勞兼顧的混合料設(shè)計方法時，不能有失偏頗；現(xiàn)如今的混合料設(shè)計，多以高溫性能為主，導(dǎo)致疲勞性能會有所缺失，路面體現(xiàn)出來的因疲勞開裂所帶來的破壞比比皆是，而如果考慮疲勞性能更多，那么會不會出現(xiàn)高溫性能的不足？因此，在進行混合料設(shè)計時，混合料的疲勞性能自愈合效果是值得認(rèn)真思考的，只有更加全面地分析疲勞性能，才能在設(shè)計中做到兩者兼顧。自愈合的研究日漸增多，定量地分析方能指導(dǎo)混合料的精確設(shè)計，今后的高溫、疲勞兼顧設(shè)計中亦值得推崇開來。
本書不求達到理論和方法的多而全，而力求研究能夠新穎和實用，本書內(nèi)容主要為作者近年來攻讀碩士、博士以及在博士后工作站期間所完成的有關(guān)混合料疲勞性能研究成果的提煉，并吸收了國內(nèi)外同行的研究成果。在本書的研究、試驗和撰寫過程中，得到了同濟大學(xué)黃衛(wèi)東研究員的悉心指導(dǎo)和幫助，是他引領(lǐng)我進入了瀝青這個斑斕的世界。在相關(guān)課題和論文開題過程中，作者曾經(jīng)得到上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司的溫學(xué)鈞教授級高級工程師、徐健教授級高級工程師，同濟大學(xué)呂偉民教授、李立寒教授和李淑明副教授的指導(dǎo)和幫助，另外，同濟大學(xué)博士研究生李本亮為1.2節(jié)-1.6節(jié)的部分內(nèi)容提供了寶貴的科研資料。作者在此向他們表示深深的感謝。
目錄
《博士后文庫》序言
序
前言
第1章 緒論1
1.1研究背景與意義1
1.2研究現(xiàn)狀3
1.2.1多影響因素下瀝青混合料的疲勞性能3
1.2.2疲勞壽命定義標(biāo)準(zhǔn)的研究7
1.2.3疲勞演變規(guī)律與損傷規(guī)律及表達13
1.2.4不同瀝青混合料的疲勞性能對比15
1.2.5瀝青混合料設(shè)計中對疲勞性能的考慮16
1.2.6自愈合性能的研究17
1.3學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路、主要研究內(nèi)容24
1.3.1學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路24
1.3.2主要研究內(nèi)容26
1.3.3技術(shù)路線27
第2章 試驗方法與判斷標(biāo)準(zhǔn)30
2.1疲勞試驗方法的對比分析30
2.2疲勞試驗方案選取32
2.2.1 MTS試驗機32
2.2.2 BFA試驗機35
2.2.3方案對比試驗結(jié)果分析40
2.3疲勞試驗判斷標(biāo)準(zhǔn)分析48
2.3.1疲勞試驗結(jié)果分析48
2.3.2判斷標(biāo)準(zhǔn)48
2.4高溫性能試驗54
2.5本章小結(jié)55
第3章 疲勞性能的影響因素研究57
3.1原材料選取57
3.1.1 瀝青57
3.1.2石料和級配58
3.2 DSR試驗指標(biāo)驗證基質(zhì)瀝青的性能穩(wěn)定性59
3.2.1疲勞因子復(fù)現(xiàn)率誤差分析62
3.2.2車轍因子復(fù)現(xiàn)率誤差分析65
3.2.3 BBR試驗68
3.2.4馬歇爾目標(biāo)空隙率試驗70
3.2.5比選試驗結(jié)果72
3.3影響因素分類73
3.3.1針入度73
3.3.2軟化點73
3.3.3疲勞因子74
3.3.4 黏度75
3.3.5黏結(jié)強度75
3.3.6瀝青膜厚度76
3.3.7空隙率77
3.3.8瀝青用量77
3.3.9初始勁度模量77
3.4疲勞試驗77
3.5相關(guān)性分析79
3.6本章小結(jié)82
第4章 基質(zhì)瀝青混合料的疲勞性能分析83
4.1 AC13瀝青混合料 83
4.1.1試驗方案83
4.1.2級配與瀝青用量范圍84
4.1.3 AC13試驗結(jié)果84
4.1.4單一因素的影響87
4.1.5疲勞方程的回歸89
4.1.6高溫車轍試驗89
4.2 AC20瀝青混合料 91
4.2.1設(shè)計概述91
4.2.2級配與瀝青用量范圍91
4.2.3 AC20疲勞試驗結(jié)果92
4.2.4單一因素的影響95
4.2.5疲勞方程的回歸96
4.2.6高溫車轍試驗的驗證97
4.3 AC25瀝青混合料 98
4.3.1設(shè)計概述98
4.3.2級配與瀝青用量范圍99
4.3.3 AC25疲勞試驗結(jié)果99
4.3.4單一因素的影響102
4.3.5疲勞方程的回歸103
4.4疲勞方程的對比104
4.5本章小結(jié)105
第5章 SBS改性瀝青混合料的疲勞性能分析106
5.1 SBS瀝青面層混合料設(shè)計106
5.1.1設(shè)計概述106
5.1.2混合料設(shè)計與成型107
5.1.3 SBS-AC13混合料試驗結(jié)果108
5.1.4單一因素的影響111
5.1.5回歸分析113
5.1.6高溫車轍試驗的驗證114
5.2 SBS改性瀝青混合料的高疲勞性能設(shè)計與應(yīng)用研究116
5.2.1設(shè)計概述116
5.2.2 Strata混合料117
5.2.3 SBS瀝青應(yīng)力吸收層試驗118
5.2.4結(jié)果分析120
5.3本章小結(jié)122
第6章 橡膠瀝青混合料的疲勞性能分析123
6.1橡膠瀝青面層123
6.1.1橡膠瀝青123
6.1.2級配的選擇124
6.1.3瀝青用量與空隙率取值范圍125
6.1.4 ARAC-13疲勞試驗結(jié)果125
6.1.5單一因素的影響128
6.1.6疲勞方程的回歸129
6.1.7高溫車轍試驗的驗證129
6.2橡膠瀝青混合料的高疲勞性能設(shè)計與應(yīng)用研究131
6.2.1混合料的初步設(shè)計132
6.2.2試驗結(jié)果133
6.2.3相關(guān)性與設(shè)計指標(biāo)分析133
6.3應(yīng)力吸收層試驗段135
6.3.1試驗路設(shè)計136
6.3.2橡膠瀝青混合料設(shè)計137
6.3.3橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工工藝140
6.3.4試驗室檢測143
6.4本章小結(jié)144
第7章 Terminal Blend膠粉改性瀝青混合料的疲勞性能分析146
7.1 Terminal Blend膠粉改性瀝青面層混合料設(shè)計146
7.1.1 Terminal Blend膠粉改性瀝青介紹146
7.1.2 Terminal Blend膠粉改性瀝青與普通橡膠瀝青的區(qū)別150
7.1.3混合料初步設(shè)計155
7.1.4 TB-AC13混合料試驗結(jié)果157
7.1.5單一因素的影響160
7.1.6回歸分析162
7.1.7高溫車轍試驗163
7.2 Terminal Blend的復(fù)合改性165
7.2.1復(fù)合過程與瀝青性能檢測165
7.2.2疲勞試驗結(jié)果166
7.2.3車轍試驗結(jié)果167
7.2.4對比分析168
7.3本章小結(jié)169
第8章 環(huán)氧瀝青混合料的疲勞性能分析171
8.1環(huán)氧瀝青簡介171
8.2試驗材料與前期工作172
8.3應(yīng)變控制疲勞試驗173
8.4應(yīng)力控制疲勞試驗174
8.4.1試件的成型與小梁試件的力學(xué)特征174
8.4.2疲勞試驗結(jié)果177
8.5試驗結(jié)果的分析與疲勞方程推導(dǎo)178
8.5.1單一因素的影響178
8.5.2疲勞方程的回歸179
8.6行為方程的驗證180
8.7泡沫環(huán)氧瀝青181
8.7.1研發(fā)的背景181
8.7.2材料與試驗182
8.7.3固化過程的針入度評價189
8.7.4固化劑與添加劑配比的黏度評價192
8.8泡沫環(huán)氧的應(yīng)用193
8.8.1配合比設(shè)計193
8.8.2泡沫環(huán)氧瀝青的疲勞性能檢測194
8.8.3關(guān)于泡沫施工建議197
8.9本章小結(jié)197
第9章 混合料設(shè)計中的自愈合補償問題199
9.1自愈合現(xiàn)象199
9.1.1即時自愈合199
9.1.2后期自愈合202
9.1.3不同時機的自愈合效果206
9.2考慮自愈合的 SBS改性瀝青和橡膠瀝青混合料疲勞性能207
9.2.1試驗材料與試驗方法207
9.2.2外因——環(huán)境（條件）的影響208
9.2.3內(nèi)因的影響213
9.2.4考慮自愈合補償下的疲勞行為方程218
9.3本章小結(jié)219
第10章 考慮自愈合補償?shù)钠谛阅苋鎸Ρ扰c混合料設(shè)計分析221
10.1不同工況要求的混合料的疲勞性能對比與分級221
10.1.1相同瀝青用量的疲勞性能對比221
10.1.2不同粒徑的對比226
10.1.3相同體積設(shè)計目標(biāo)的疲勞性能分級230
10.1.4最優(yōu)設(shè)計下的疲勞性能分級234
10.1.5相同高溫性能的疲勞性能分級240
10.2考慮疲勞性能的混合料設(shè)計建議方案242
10.2.1設(shè)計概述242
10.2.2設(shè)計水平與流程243
10.2.3設(shè)計方法的實例評價249
10.3滿足不同工況的混合料適用方案257
10.4本章小結(jié)258
第11章 結(jié)論與展望260
11.1 結(jié)論260
11.2本書的創(chuàng)新點262
11.3需進一步研究的問題262
參考文獻264
編后記274
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