沥青混合料加热愈合方法研究文献综述

 2022-11-21 16:07:33

文献综述(或调研报告):

一、我国沥青路面的使用现状

改革开放以来,我国的交通事业得到迅猛发展,高等级公路建设呈现强劲的发展。截止2013年底,我国公路通车总里程已经突破了420万公里,其中高速公路总里程已超过10万公里,高居世界第一[1]。2014年公路建设继续保持良好势头,预计新增公路里程9.38万公里,其中高速公路7450公里,全年新改建23万公里农村公路[2]

沥青路面具有表面平整,无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适于分期修建等优点,因而获得越来越广泛的应用[3]。然而近年来,由于环境等种种因素,我国高等级公路沥青路面的破坏问题日益显现。高等级公路沥青路面常见的损坏现象有裂缝(横向、纵向及网状裂缝)、车辙、松散、剥落和表面磨光等[3]。特别是疲劳开裂已经成为沥青路面最主要的破损形式之一。为减少运营阶段路面的养护工作及交通干扰,开发出延长沥青路面使用寿命的技术具有重要的意义。

二、自愈合的概念

然而,当路面处于无交通荷载的状态下,裂缝界面由于分子扩散而开始闭合直到裂缝完全消失,材料因此恢复到原始的状态[4]。这一过程可以在没有人为干预的情况下进行,但在现实服役的沥青路面中却难以实现。自愈合是沥青材料的一个非常宝贵的特性,已经得到路面研究人员的广泛认可。若能利用沥青材料的自我感知能力,对材料中的微裂纹产生响应,进而引发自我修复,则可能会延长沥青路面的服务寿命。

自愈合材料是一类自身具有部分修复服役期间产生疲劳损伤的能力的智能材料,类似于具有修复损伤能力的生物系统。Prager 和 Tirrell(1981)提出了关于聚合物的愈合定义:当两份相同的聚合材料在玻璃化温度以上接触时,界面在长时间的接触下机械强度会逐渐增加,并恢复到材料原来的强度[5]。自愈可以是自主的,或者需要一些外部能量来促进这一过程。

三、沥青混合料自愈合的特性(休息期、温度)

对于沥青混合料来说,愈合就是材料性能的恢复以及裂缝的闭合。研究人员对沥青材料自愈合行为的研究始于二十世纪60年代。1967年,Bazin等首先指出在荷载间歇期,沥青混凝土的强度得到恢复[6]。大量评估愈合作用的研究多采用间歇的加载顺序,施以普通连续疲劳载荷,并具有长期的休息时间[7,8]。在休息期后,用模量的恢复和疲劳寿命的延长来评估愈合的效果。

研究表明,沥青混凝土的自愈合是一个复杂的过程,它受到多方面因素的影响,包括沥青混凝土的材料性质、损伤程度,荷载、温度、恢复时间(休息期长短)等等[9]。其中温度因素最为直观地影响到这一过程,国内外学者针对温度与沥青混凝土自愈合的关系做了很多相应的研究。

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