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道路沥青的路用性能（三） 徐 强 沥青结合料的抗疲劳性能 定义 路面在使用期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使路面结构强度逐渐下降，出现疲劳破坏，沥青抵抗这种破坏的性能，称之为抗疲劳性能。 沥青结合料的抗疲劳性能 研究状况 国内长期以来属于空白。试验规程中没有提及有关疲劳性能的试验方法。 国外 欧洲国家很早开始对沥青的抗疲劳性能进行研究 壳牌公司研究所（KSLA）、英国TRRL很早就擦用沥青动态剪切试验方法研究沥青的复数劲度模量和相位角 澳大利亚也有相关描述资料 美国在SHRP计划中，将沥青结合料的动态剪切模量及试验设备DSR列入Superpave的沥青路用性能规范 沥青结合料的抗疲劳性能 Superpave沥青胶结料性能规范要求 沥青结合料的抗疲劳性能 SHRP相关指标 沥青结合料的抗疲劳性能 疲劳性能的表征 G〞=G*·sinδ G〞—复数剪切劲度模量的虚轴分量，反映变形过程内部摩擦产生的以热的形式散失的能量，叫做损失模量 δ—反映了粘弹性中粘性与弹性成分的比例与影响程度 沥青结合料的抗疲劳性能 对指标的评价 G*·sinδ值越小，表示疲劳性能越好。 G*·sinδ实际上包括了复数剪切劲度模量及相位角两个因素。 总之，对检验沥青样品，低温下其G*越小，δ越大的样品，其耐疲劳性能越好。 沥青结合料的抗疲劳性能 试验要求 试验温度 中等路面温度，大体相当于最高设计温度计最低设计温度平均值以上4℃，在年最不利季节时期的路面温度状态下，相当于纯融时期的温度条件。 试验样品 沥青路面的疲劳破坏多发生在路面服务期的后期，沥青混合料已经相当的老化，所以试验样品不仅经过RTFOT模拟热拌过程中的老化，还必须经过PAV以模拟路面使用使用过程中的长期老化状态。 沥青结合料的抗疲劳性能 试验要求 剪切频率 10rad/s，相当于3.183Hz 频率越高，即荷载作用时间越短，沥青的复数剪切劲度模量就越大。 沥青的老化性能 定义 沥青老化是指沥青在贮存、运输、施工及使用过程中，在环境因素（光热水氧）的作用下，会发生一系列的挥发、氧化、聚合，乃至沥青内部结构发生变化，同时发生性质变化，导致路用性能劣化的过程。 重要性 直接影响路面使用寿命，是影响路面耐久性的主要因素 沥青的老化性能 沥青老化的三个阶段： 运输、储存、加热过程中的老化 轻质油分挥发，沥青变脆，粘结力降低 与空气的氧气发生聚合反应 在转存过程中与氧气的充分接触，发生氧化反应 沥青的老化性能 沥青老化的三个阶段 加热拌合及铺筑过程 热储存过程与密闭在仓中的空气发生氧化 混合料沥青薄膜厚度在5-15μm，在高温状况下，老化严重 沥青的老化性能 沥青老化的三个性能 沥青在路面使用过程中的老化 在使用过程中，由于环境因素及荷载因素，特别是在水分、紫外线、氧气的长期作用下，会引起老化 挥发或骨料的吸收使得低分子油分含量减少 同大气中的氧发生反应使沥青的化学结构发生变化 分子间形成可导致触变效应的结构 沥青的老化性能 沥青老化的因素 氧化作用 氧气与沥青发生化学反应的过程，反应速率取决于环境温度 挥发作用 轻质油从沥青组分中逐渐逸出 聚合作用 触变作用 胶体的脱水收缩作用 分离和析出作用 混合料的级配、路面的密度、孔隙率 沥青的老化性能 沥青短期老化的评价方法 对应的主要生产阶段 短期老化（STOA），主要对应于沥青在拌合和铺筑过程中的老化。 试验方法 TOFT FTOFT 沥青的老化性能 沥青短期老化的评价方法 两种试验方法的比较 相同点 两种试验方法都是使沥青暴露在热空气条件和气流中，一方面是沥青中轻质油分挥发，一方面使沥青中与空气中的氧气发生反应。 沥青的老化性能 沥青短期老化的评价方法 两种试验方法的比较 不同点 日本和加拿大研究认为RTFOT试验不仅精度高而且重现性好 壳牌公司认为两试验评价氧化稳定性和油分挥发引起的硬化是合适的。RTFOT能避免改性剂发生离析，是改性沥青老化试验的标准试验方法 北欧认为两试验均能较好的反应在拌合过程中性质的变化。 沥青的老化性能 沥青长期老化评价方法 对应的实际生产阶段 沥青在路面使用过程中的老化，是一个漫长的过程，称为长期老化（LTOA） 试验方法 PAV（Pressure Aging Vessel） 沥青的老化性能 沥青长期老化评价方法 PAV老化试验要点 试验温度：视标号的不同规定为90~110℃ 老化时间：20h 充气压力：2.1MPa 影响程度：相当于使用期路面表层沥青老化5年的情况。 沥青的老化性能 我国现行规范对道路沥青老化的要求 沥青与集料的粘附性 粘附性机理 沥青混合料的剥离（Stripping）是沥青路面常见的破坏形式。 剥离 剥落 沥青与集料的粘附性 表面张力理论 三相接触角为θ 矿料—