沥青结合料路用性能的流变学研究

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1、中文图书分类号：U414密级：公开UDC：625学校代码：10005博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：沥青结合料路用性能的流变学研究论文作者：王超学科：交通运输工程指导教师：张金喜教授论文提交日期：2015年4月UDC：625学校代码：10005中文图书分类号：U414学号：B201204054密级：公开北京工业大学工学博士学位论文题目：沥青结合料路用性能的流变学研究英文题目：RheologicalCharacterizationonPavingPerformanceofAs

2、phaltBinder论文作者：王超学科专业：交通运输工程研究方向：沥青路面结构与材料申请学位：工学博士指导教师：张金喜教授所在单位：城市交通学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学ADISSERTATIONPRESENTEDTOTHEACADEMICCOMMITTEEOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYRHEOLOGICALCHARACTERIZATIONONPAVINGPERFORMANCEOFASPHALTBINDERInCandidacyofthePhil

3、osophyDoctorinTransportationEngineeringByWANGChaoUndertheSupervisionofProf.ZHANGJinxiCollegeofMetropolitanTransportationBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYBEIJING,P.R.CHINAAPRIL,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或

4、撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：2015年6月15日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：日期：2015年6月15日导师签名：日期：2015年6月15日

5、摘要摘要沥青路面的耐久性直接影响着道路工程设施的服务水平，路面病害（车辙、裂缝等）的产生和发展对行车驾驶的舒适和安全有着极为不利的影响。为了分析和掌握路面病害发生和发展的机理和规律，路面材料的损伤和破坏特性一直是沥青路面领域的重点研究课题，因此，沥青混凝土作为主要的铺面材料，其路用性能的好坏优劣、抵抗车辙和开裂的能力一直是人们关心的重点。与从沥青混凝土这一宏观尺度下的研究相比，国外已经开始对较小尺度下的沥青材料（沥青、沥青胶浆）进行路用性能的研究，并发现沥青作为胶结材料对不同温度下的路面性能有着不同程度

6、的贡献率，沥青与沥青混凝土的诸多路用性能有着非常好的相关关系。而我国目前对沥青结合料路用性能的评价仍然以经验法为主，缺乏针对实际路用性能的室内试验评价方法和评价指标，这一现状不利于工程实践中沥青原材料的选择和质量控制。鉴于此，本文以沥青结合料的核心路用性能为研究对象，力求建立一个基于动态剪切流变仪（DSR）的沥青结合料路用性能快速而有效的评价体系和分析框架，系统的探讨了沥青材料高温变形特性、中温疲劳损伤以及低温抗裂性能，同时还考虑了老化效应对沥青路用性能的影响。本文的部分成果可直接应用于室内试验研究和工

7、程中对不同沥青原材料的初步选择，以保证沥青混凝土和沥青路面的耐久性。本文的主要研究结论总结如下。沥青的高温稳定性可以通过重复蠕变恢复试验进行评价；应变硬化粘塑性模型可以很好模拟沥青在高温条件下的粘塑性应变响应；基于粘弹性材料的“内部特征时间”理论，应用时间—温度—应力等效原理可以很好的消除温度和应力水平对静态蠕变试验中沥青蠕变柔量响应的影响，得到沥青蠕变柔量的温度—应力主曲线。本文基于加速疲劳试验对沥青结合料的中温疲劳性能进行了深入研究。基于虚应变能理论提出将存储能的峰值点作为加速疲劳试验中沥青疲劳失效

8、的新定义，并和传统时间扫描疲劳试验中的沥青疲劳失效定义进行了统一；基于新发展的疲劳失效定义和虚应变能释放率指标建立了统一的沥青疲劳失效准则，该失效准则不依赖于试验方法和加载方式而存在，反映了沥青自身固有的疲劳失效特性；基于该疲劳失效准则对现有的沥青疲劳性能预测模型进行了改进，改进后方法得到的沥青疲劳寿命预测值和室内时间扫描疲劳试验的实测值关联性较好，预测精度大幅度提高，并且基本反映了室外加速加载试验路的实测路面疲劳性能。老化效应和温度都对沥