评价沥青老化特性合理性指标课件.pptx

1、评价沥青老化特性的合理性指标评价沥青老化特性的合理性指标汇报人：周总沥青老化特性试验程序结果分析结论目录 CONTENTS沥青老化特性试验程序结果分析结论目录 CONTENTS沥青老化特性沥青化学组分沥青的化学组成大概包括饱与烃、芳烃树脂与沥青质等。沥青老化过程中，这些成分会发生变化：饱与烃与芳烃的一部分变成树脂，而部分树脂则转化为沥青质。沥青质：深褐色或黑色固体，硬而脆，有光泽，其相对密度稍大于1。加热至300以上，也不熔化，只分解为气体与焦炭，无任何馏分可得。其在沥青组分总含量越高沥青脆性越大。沥青老化特性沥青的老化沥青老化是指沥青在贮存、施工及路面使用过程中由于长时间暴露在空气中,在环境

2、因素的作用下发生的挥发、氧化、聚合等物理化学作用,导致沥青内部分子结构与化学组分发生变化,进而促使沥青物理化学性质劣化的过程。随着沥青老化的进行，沥青会变硬，并且表现出显著的脆性。一方面，老化可以持续增加路面的承载能力与抗车辙能力；另一方面，沥青混合料刚度的增加会使得材料的开裂与断裂敏感度增加。沥青老化特性沥青的老化沥青的老化分三个阶段：未老化、短期老化、长期老化未老化未老化：指的是沥青胶结料与集料还未进行拌合。短期老化短期老化：指的是沥青混合料在生产、混合、运输、铺设与压实过程的老化。长期老化长期老化：代表了沥青路面的使用阶段，受到交通荷载与不同环境因素的影响，例如温度等。沥青老化特性沥青的

3、老化从一个老化阶段到另一个老化阶段，沥青质所占比例越来高,同样的,沥青结合料的刚度也就越大。因此，可以推想利用沥青质的含量对沥青的老化特性进行评估预测。已经有研究表明这个推想是成立而且可靠的。并且已经提出了一个老化指标老化指标与一个参数预参数预测模型测模型，本文将通过实验数据对它们进行分析，研究柔性路面的老化特性，同时验证它们的合理性。沥青老化特性试验程序结果分析结论目录 CONTENTS试验程序在本次试验研究中，采用四种不同沥青胶结料制成密实级配的沥青混合料，在不同老化条件下进行评价，包括有：两个基质沥青（粘度等级VG-10与VG-30）；一个聚合物改性沥青PMB-40；与一个橡胶粉改性沥青

4、CRMB-60。试验程序沥青胶结料沥青胶结料：四种沥青，三个老化条件（未老化、短期、长期老化）、进行稠度试验与沥青质提取试验，总共有184个样本数据用于分析。试验程序混合料混合料：VG-10,VG-30与PMB-40沥青使用密级配试件、4.5与5.5%的沥青含量(AC)、7%空隙率(AV)；CRMB-60样品是AV5.5%与AC5.5%等共七种混合料。每种混合料在两个老化条件（短期、长期）下各制备三个试件。然后在5种温度（10、15、21、38与54C）、9个载荷作用频率（25、20、10、5、2、1、0.5、0.2与0.1 Hz）的条件下，进行E*动态模量试验（试样直径100mm、高度150

5、mm），一共获得1800个测试数据。沥青老化特性试验程序结果分析结论目录 CONTENTS结果分析沥青沥青胶结料试验胶结料试验沥青质老化指标： 结果分析沥青沥青胶结料试验胶结料试验沥青老化参数模型： 结果分析沥青沥青胶结料试验胶结料试验根据测试结果与上述两个胶结料老化性能预测方程，可以知道沥青质含量从未老化到短期老化,随后再到长期老化条件逐渐增加。并且,改性沥青CRMB-60与PMB-40中的沥青质含量要高于基质沥青胶结料VG-10与VG-30。同时，胶结料中的沥青质比例增加会有更高的老化指标（AAI）,这其中，改性沥青的AAI值一直处于最小。结果分析混合料混合料试验试验E*测试：结果分析混合

6、料混合料试验试验E*测试：图（a）是沥青含量（AC）在4.5与5.5%的VG-10密级配混合料的主曲线。观察到，在长短两个老化条件下，AC在5.5%曲线的斜率比混合料在4.5% AC平缓，也就是说在两个老化条件下，5.5% AC的混合料性能比4.5% AC要好。另外，比较短期与长期两个老化条件，与4.5% AC相比5.5% AC的两条曲线更接近对方，且在整个加载频率的范围内这个距离保持不变，而在4.5%AC混合料，两条曲线靠近的距离在较低的频率较大，随着频率的增加而减少。对于这两个混合料，5.5%AC的老化敏感性低于4.5%AC，这主要是因为多出来的1%AC提供了混合料更低的老化比例。结果分析

7、混合料混合料试验试验E*测试：如图(b)是VG-30混合料5.5%、4.5 AC的|E*|主曲线图。如图可见，两种混合料|E*|主曲线的靠近距离在低频率较大，逐步随着频率的增加而减少。图(c)是PMB-40混合料5.5%、4.5 %AC的|E*|主曲线图。由图可见，5.5% AC有较缓的斜率，因此比4.5% AC的老化敏感性更好。在长期老化条件下，两种混合料曲线有大约相同的斜率。但曲线显示4.5%AC比5.5% AC有更大的刚度跨度。因此，在长期老化条件下，沥青混合料4.5% AC的刚度比5.5% AC混合料大。两种混合料的曲线在不用老化条件下，相互之间接近距离在较低的频率下都较大，并随频率的

8、增加而减少。而在混合料4.5% AC，距离的变化更加明显。因此，混合料4.5%AC的老化敏感性比混合料5.5% AC混合更依赖于加载情况 。结果分析混合料混合料试验试验E*测试：图(d)是5.5%AC的CRMB-60混合料的|E*|主曲线图。由于橡胶粉的存在可以防止油的吸收，从而具有了较低的沥青质含量。因此，这会降低粘度的大小且增强沥青混合料的刚度。在从短期到长期的老化条件下，只存在一个细微的|E*|的变化。结果分析混合料混合料试验试验E*测试：为了同时比较所有沥青胶结料的性质，5.5%AC的曲线图如下图所示。结果分析混合料混合料试验试验E*测试：由图可以看出，在短期与长期老化条件下，CRMB

9、-60混合料的曲线之间的相互接近的距离最近。因此推断，与其他沥青混合物相比，橡胶改性沥青混合料表现出最小的老化敏感性。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：在前面的小节中，|E*|主曲线是在21摄氏度下得到，是作为一个参考比较。但是，老化敏感性与性能分析需要包括不同温度水平以进行扩展分析。因此，定义三个温度等级：低(10与15摄氏度)，中等(21摄氏度)，高(38与54摄氏度)。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：在前面的小节中，|E*|主曲线是在21摄氏度下得到，是作为一个参考比较。但是，老化敏感性与性能分析需要包括不同温度水平以进行扩展分析。因此，定义三个

10、温度等级：低(10与15摄氏度)，中等(21摄氏度)，高(38与54摄氏度)。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：AMI在10摄氏度与不同频率下的值见下图(a)。CRMB-60与VG-10沥青混合料有着最少的AMI，并且在所有频率下几乎保持一致。VG-30混与料则有着最高的AMI值，PMB-40混合料紧随其后。随着频率增加，VG-30混合料表现出很大的AMI值变化，并且AMI随频率减少而增加。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：混合料在15摄氏度的AMI值如图(b)。PMB-40混合料在所有频率中有着最高的AMI值。此外，它随着频率的降低而增加。VG-10混

11、合料的AMI值在所有的频率下最小。VG-30混合料有着高AMI值。总体而言，在较低温度，CRMB-60与VG-10沥青混合料表现出最小的老化敏感性。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：在中间温度21摄氏度与不同频率下的AMI值的变化如图(c)所示，这里，CRMB-60混合料有着最小的AMI值，且在所有的频率下，都是固定不变。PMB-40混合料有着最高的AMI，且随频率减少而增加。不同混合料在38摄氏度的AMI值如图(d)所示，CRMB-60混合料有着最小的AMI，进而有着最小的老化敏感性，并且在整个频率梯队基本保持不变。VG-30混合料显示出最高的AMI，且随着频率的减少而增

12、加。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：同样，AMI在54度随频率的变化如图(e)，CRMB - 60混合料依旧表现出最小的AMI值；因此也就有最小的老化敏感性，并且在整个加载频率保持不变。VG-30混合料的AMI值在较高的频率最高，而PMB-40混合料的AMI是在较低的频率最高。总而言之，在高温的情况下，CRMB-60混合料表现出最低的老化敏感性，而VG-30混合料表现出最高的老化敏感性。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化指标AMI：结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化参数预测模型：对不同沥青胶结料与混合料（共有七种沥青混合料），使用ASTM A-VTS关系与

13、沥青质含量，以全面综合的方式预测老化性能。线性回归模型设计，以AMI作为响应变量，在相应的老化条件下的Ai,VTSi，AAI(与沥青胶结料有关的沥青质老化指标)，体积参数与分级属性作为预测变量。使用ASTM A-VTS按(29)规范进行Ai与VTSi的计算。结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化参数预测模型：使用七个沥青混合料建立的AMI预测模型如下:结果分析混合料混合料试验试验沥青混合料老化参数预测模型：沥青老化特性试验程序结果分析结论目录 CONTENTS结论本文的主要目的是研究沥青胶结料与混合料的老化行为、建立基于沥青材料特性、以沥青质为合理性能指标的老化指标与沥青质与参数预测模型。主要贡献是集合沥青粘结剂老化条件，得到了老化指标与建立了基于一个共同的合理的性能指标:沥青质的沥青混合料的老化参数模型。1、沥青质是一个合理的老化性能指标:从短期到长期的老化条件下沥青质含量增加。且结果表明,在研究不同的沥青胶结料的老化特征时，沥青质是一个合理的评估老化性能指标。结果更进一步表明，化学成分与组成的变化在识别与分析不同沥青胶结料的老化机制时起着至关重要的作用。2、混合料老化指数与参数预测模型:使用|E*|作为性能指标评判沥青混合料老化参数，帮助建立在不同温度与频率下的混合料老化指标。AMI预测模型是合理且有效的方法。 谢谢大家！