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沥青膜厚度对沥青疲劳性能的影响研究

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摘 要
随着交通事业的迅速发展，汽车交通量逐年增加，车辆的轴载也越来越大，路面受到的荷载也越来越大，永久路面的兴起与应用使疲劳破坏问题成了路面研究与设计最需预防的破坏模式。因此，开展沥青疲劳性能的研究有着很重要的意义。然而目前在沥青疲劳性能影响因素的研究中，主要是研究温度、加载频率和应力应变水平对疲劳寿命的影响，并没有研究沥青膜厚度对沥青疲劳性能的影响，而且现有的沥青疲劳评价方法还存在很多的不足，并不能准确地评价沥青的疲劳性能，需要探索新的方法评价沥青的疲劳。
本文依托于动态剪切流变仪(DSR)试验来研究沥青膜厚度对沥青疲劳性能的影响。分别对膜厚度为2000μm、1000μm、500μm、100μm和50μm的沥青试样进行时间扫描以确定不同膜厚度条件下的沥青的疲劳性能。通过改变动态剪切流变仪试验中的试验间距，实现对沥青试样膜厚度的控制，分析不同的疲劳评价指标对疲劳寿命的影响，选择合适的评价指标分析膜厚度对疲劳性能的影响机理，主要得出以下结论：
（1）沥青膜厚度从50μm到500μm的过程中，随着沥青膜厚度的增加，沥青的疲劳寿命逐渐增加；从500μm到2000μm的过程中，随着沥青膜厚度的增加，沥青的疲劳寿命逐渐降低，因此沥青膜厚度为500μm时，沥青的疲劳寿命最长。
（2）基于动态剪切试验（DSR）和重复剪切试验（Time Sweep），形成了疲劳因子G^* sinR89;δ、N_f50以及基于耗散能理论的累计耗散能比（DER）、耗散能变化率（RDEC）等多种沥青疲劳性能评价指标，在应力控制模式下，同一膜厚度的沥青的不同疲劳评价指标对应的疲劳寿命存在一致性排序，即N_P20（3）在由动态剪切流变仪（DSR）的应力扫描试验确定沥青线性粘弹性范围时，各种膜厚度的沥青的线性粘弹性范围都基本相同，可以说明沥青的线性粘弹性范围受沥青膜厚度的影响很小。同时，由应力扫描的试验数据也可以发现，沥青的膜厚度越大，沥青的初始复数剪切模量越大。


关键词：沥青疲劳；沥青膜厚度；动态剪切流变仪；时间扫描