沥青混合料疲劳性能影响因素灰关联熵分析
基于灰色关联方法的橡胶沥青性能影响因素分析
基于灰色关联方法的橡胶沥青性能影响因素分析
安海超;杨人凤;刘顺林
【期刊名称】《公路交通科技·应用技术版》
【年(卷),期】2016(012)001
【摘要】针对常规改性沥青性能评价指标评价橡胶沥青性能的缺陷,文章以Haake 粘度、25℃锥入度、软化点等作为评价橡胶沥青性能的指标,并基于灰色关联分析理论和室内试验,研究了Haake粘度、25℃锥入度、软化点与橡胶沥青加工过程各影响因素间的关系.结果表明:胶粉掺量对3种指标的相关性较大,是在橡胶沥青加工过程中应关键控制的参数;发育时间对Haake粘度,发育温度对于软化点均有重要影响,在试验过程中要严格控制其波动范围;灰色关联分析的结果与室内试验的结果相吻合,为指导橡胶沥青加工过程提供了一定的参考依据.
【总页数】3页(P76-78)
【作者】安海超;杨人凤;刘顺林
【作者单位】长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064;河北省高速公路张承张家口管理处,河北张家口076350
【正文语种】中文
【中图分类】U414
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沥青路面裂缝类型及结构层疲劳断裂性能影响因素分析
沥青路面裂缝类型及结构层疲劳断裂性能影响因素分析摘要：分析沥青路面裂缝的主要类型有：自下而上荷载疲劳裂缝、自上而下荷载疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝和温度疲劳裂缝，指出形成荷载型裂缝的主要原因有：沥青路面结构层层底弯拉应力超过材料的容许弯拉应力；钢桥面铺装表面的负弯矩作用；集中于沥青路面轮迹带附近的剪切、弯拉等复杂的力学作用。
随后对沥青路面结构层材料疲劳断裂性能的影响因素进行分析，发现主要影响因素有：沥青胶浆的疲劳断裂性能；空隙率及其分布；矿物级配及集料颗粒分布；沥青胶浆与集料颗粒界面粘结性能。
关键词：沥青路面，裂缝，疲劳断裂1.沥青路面裂缝类型开裂是沥青路面常见的一种损坏形式，开裂的原因是多方面的，有可能是荷载的原因，有可能是下卧层不均匀或开裂的原因，有可能是低温收缩的原因，有可能是高低温变化导致疲劳的原因，也有可能是两种或者多种原因的综合作用，但是裂缝的基本形式主要有以下四种，见图1：自下而上荷载疲劳裂缝、自上而下荷载疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝和温度疲劳裂缝。
沥青路面的裂缝按其在路面上的空间分布形式可以分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝；按其是否由荷载原因引起可以分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
荷载型裂缝按其在竖向的扩展路径又可分为自下而上裂缝和自上而下裂缝，自下而上扩展裂缝是符合路面结构层底受弯，在层底弯拉应力大于材料的容许弯拉应力时开裂破坏，并逐渐向上扩展理论的一种典型的路面疲劳开裂形式，由结构层底面拉应力引起的疲劳破坏首先从底基层、基层或者面层产生疲劳破坏，在车辆荷载的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展至表面，随着沥青路面的厚度逐渐增加和柔性基层的逐渐使用，该种裂缝形式逐渐减少；自上而下扩展裂缝，近来更多确认产生于沥青路面表面沿轮迹带方向，由表面扩展进入面层、基层及以下路面结构层里，在路面表面经常表现为纵向裂纹。
（a）自下而上载荷疲劳裂缝（b）自上而下载荷疲劳（c）反射裂缝（d）低温裂缝和温度疲劳裂缝图1沥青路面裂缝的主要形式下面就荷载型裂缝和非荷载型裂缝分别对沥青路面裂缝的成因进行分析。
再生沥青自愈合影响因素及疲劳性能分析
再生沥青自愈合影响因素及疲劳性能分析向浩;何兆益;陈柳晓;姚启文;黄佳兴【摘要】为研究再生沥青自愈合影响因素及自愈恢复后的疲劳性能,试验选择指标HI6表征材料自愈性能,选择指标N150表征材料疲劳性能,利用动态剪切流变(DSR)仪以时间扫描模式进行疲劳-愈合-疲劳循环加载测试,分析了愈合温度、愈合时间、老化程度、损伤程度、再生剂种类和再生剂掺量对再生沥青自愈合性能及疲劳寿命的影响,并通过灰关联理论进行了自愈合关键影响因素分析.结果表明:较长的愈合时间、较高的愈合温度和再生剂掺量对再生沥青自愈度有促进作用,原沥青的老化、再生沥青的损伤均不利于再生沥青的自愈恢复;同种再生沥青之间,自愈度越高则疲劳寿命越长,不同再生沥青之间,自愈度与疲劳寿命之间没有绝对关系;再生沥青自愈合关键的影响因素为愈合温度,其次分别是愈合时间、再生剂种类、原沥青老化程度、损伤程度和再生剂掺量.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2019(022)002【总页数】7页(P292-298)【关键词】再生沥青;自愈合;动态剪切流变;影响因素;疲劳寿命【作者】向浩;何兆益;陈柳晓;姚启文;黄佳兴【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TU535大量研究证明沥青材料具有一定的自愈合能力[1-5]，即沥青材料在使用期间可以对自身损伤进行自我修复.传统的疲劳研究并没有考虑沥青的自愈性能，从而低估了沥青材料的抗疲劳性能.为此，沥青自愈合及疲劳性能的研究值得重点关注.孙大权等[6]应用动态剪切流变(DSR)仪，分析了粉胶比、温度和应力对沥青胶浆疲劳寿命的影响，并建立了考虑温度影响的沥青胶浆疲劳寿命预估方程.董瑞琨等[7]通过小梁疲劳试验机研究了11种沥青混合料在考虑了自愈合补偿后的疲劳性能，结果表明SBS-AC13在考虑自愈合前后均表现出最好的疲劳性能，ARAC-13自愈合性能最好，沥青混合料疲劳自愈合能力与空隙率、级配都呈现很好的相关性.崔亚楠等[8]通过动态剪切流变仪和原子力显微镜，对比分析了不同粉胶比下基质沥青胶浆和SBS改性沥青胶浆的疲劳性能以及在常温下3个间歇期的自愈合性能.黄卫东等[9]通过四点弯曲疲劳试验，对SBS改性沥青混合料疲劳自愈合能力的3类影响因素进行研究，结果表明混合料的疲劳自愈合效率与沥青掺量、自愈合时间成正比，与试件空隙率、破坏程度及应变量成反比.罗蓉等[10]通过动态剪切流变仪对70#基质沥青和SBS改性沥青进行无间歇和间歇条件下的时间扫描试验，分析了自愈合对沥青疲劳寿命的影响.Kim等[11]发现沥青的裂缝愈合过程分为裂缝表面毛细作用产生的润湿愈合和沥青分子在裂缝表面的随机扩散，这对分析沥青愈合过程有一定的帮助. lvaro[1]通过CT扫描分析了沥青愈合的微观过程，并通过Arrhenius 方程对沥青的自愈合速率和温度进行了相关性分析.国内外对于沥青自愈合性能的研究多集中在基质沥青或改性沥青上，涉及再生沥青自愈合性能影响因素的研究相对较少，并且对沥青疲劳性能的研究多未考虑其自愈合性能，现有的研究成果对再生沥青的自愈性能影响因素及疲劳性能研究起到的借鉴作用有限.随着中国的发展，再生沥青使用比例日益增多，为此本文采用动态剪切流变仪的时间扫描模式，利用控制变量法对不同条件下的再生沥青进行疲劳-自愈-疲劳试验，分析再生沥青的自愈合影响因素以及考虑自愈合补偿的疲劳性能，以期为再生沥青路面自愈合性能的相关研究提供参考.1 试验概况1.1 原材料试验采用70#基质沥青，按照JTG E20—2011《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》规定的沥青旋转薄膜加热试验(RTFOT)方法模拟沥青的短期老化，老化时间为85min的试样编号为70#R85，老化时间为170min的试样编号为70#R170.按照压力老化容器加速沥青老化试验(PAV)模拟沥青长期老化，试样编号为70#P.基质沥青与老化沥青技术指标如表1所示.再生剂选用70#基质沥青、课题组自研RA-2型基质沥青再生剂和山东H100型再生剂3种，再生剂技术指标如表2所示.就RA-2和H100而言，2种再生剂均适用于热再生，并满足JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》要求，主要不同之处在于H100芳香分含量更高，流动性更好；RA-2在25℃时黏度更大，但经过RTFOT老化后，135℃时黏度和质量损失更小.表1 基质沥青和老化沥青技术指标Table 1 Technical index of matrix asphalt and aging bitumenSample Penetration at 25℃/(0.1mm)Softingpoint/℃Ductility at 15℃/cmPenetrationindexVi scosity at135℃/(Pa·s)70#7046.8>100.001.590.30570#R855253.189.901.710.48270#R 1704156.942.702.260.60170#P3064.86.502.950.726表2 再生剂技术指标Table 2 Technical index of regenerative agentSample Viscosity at 25℃/(Pa·s)Flash point/℃Aromatic content(bymass)/%Rheolog icalindex at 25℃RTFOT(163℃,5h)Viscosity at135℃/(Pa·s)Mass change/%70#270460.690.710.68RA-20.82240560.951.261.37H1000.55237610.981.881.751.2 试验方案所有试验均采用美国TA公司DHR-2型动态剪切流变仪，以time-sweep模式进行再生沥青疲劳-愈合-疲劳循环加载试验，以分析不同条件下再生沥青的自愈合性能.平行板尺寸参考文献[12]，取为8mm，平行板间距为2mm，应变控制为5%，保证了沥青处于线黏弹性范围，加载频率为10Hz，对应速度为60～65km·h-1的行车作用.为保证结果的准确性，试验结果取3次平行试验的平均值，并将变异系数超过15%的数据剔除，以消除试验误差.1.3 疲劳寿命评价方法沥青的疲劳寿命评价方法通常有2种[13]：一种是SHRP-A303中推荐的Nf50法，即以初始模量降低至50%时的疲劳作用次数来表征疲劳寿命；另一种是ASTMD7460中的NfNM法，即以归一化劲度次数积在荷载-次数图中出现峰值时的疲劳作用次数来表征疲劳寿命.评价基质沥青疲劳性能时，Nf50法具有结果变异系数小、更客观等优势，为此文中选择以Nf50表征沥青的疲劳寿命.由于文中所测沥青考虑了自愈恢复，因此疲劳寿命如式(1)所示：Nf50=Nf50b+Nf50a(1)式中：Nf50b表示自愈前动态模量降低至50%时所受的荷载次数；Nf50a表示自愈后动态剪切模量降低至自愈前同一数值时所受荷载次数，如图1所示.1.4 自愈效果评价方法沥青自愈合评价指标尚未统一，常见的评价方法多以沥青动态剪切模量的变化情况为基础.文中对常见沥青自愈合指标进行了汇总，并对各指标的物理意义及优缺点进行了分析，如表3所示.图1 自愈合前后动态剪切模量下降示意图Fig.1 Diagram of dynamic shear modulus decline before and after self-healing表3 常见沥青自愈合指标Table 3 Common index of asphalt self-healing Healing indexFormulaPhysical meaningAdvantageDisadvantageHI1G∗aG∗0Initial dynamic shear modulus ra-tio of asphalt before and after self-healingReflects the relative magnitude of initial dynamic modulus before and after self-healingWithout considering the dynamic shear modulus changes over time or load timesHI2G∗a-G∗bG∗0Dynamic shear modulus growth ra-tio after self-healingReflects the degree of dynamic shear modulus growth after self-healingWithout considering the problem of ex-cessive influence of initial dynamic modulus and only applies to the same kind ofasphaltHI3G∗a-G∗bG∗bDynamic shear modulus growth ra-tio before and after self-healingReflects the relative recovery level of initial dynamic shear modulus after self-healingWithout considering the continuous change of modulus after self-healing and more dependent on the degree of damage modulusHI4G∗a-G∗bG∗0-G∗bDynamic shear modulus decrease degree ratio before and after self-healingEliminates the impact of initial dynamic shear modulusWithout considering the effect of the number of loading actions when the modulus decreases after self-healingHI5NaNbBitumen load times ratio before and after self-healingReflects the recovery level of fa-tigue lifeWithout considering the dynamic shear modulus value表3中：表示沥青自愈合后的初始动态剪切模量(MPa)；表示沥青自愈合前的终止动态剪切模量表示沥青自愈合前的初始动态剪切模量(MPa)；Nb表示沥青自愈合前所受的荷载次数；Na表示沥青自愈合后动态剪切模量降低至自愈前同一数值时所受荷载次数，如图1所示.根据表3分析，以上5种对沥青自愈性能的评价方法均存在不能有效反映沥青真实自愈合能力的缺陷.为此，本文参考文献[10]中自愈合评价指标HI6，该指标考虑到间歇前后动态剪切模量的下降速率与加载时间有关，结合HI4的优点，并通过时间修正得到，其表达式如式(2)所示：(2)式中：t1,t2为加载时间，s.2 试验结果与数据分析2.1 愈合温度和时间为揭示愈合温度与愈合时间对再生沥青自愈效果与疲劳寿命的影响，文中选取RA-2型再生剂掺量(质量分数)为7%的70#R170再生沥青(编号为Z70#R170)进行愈合温度为20，40，60，80℃与愈合时间为10，20，40，70min的试验，以HI6为自愈度评价指标，Nf50为疲劳寿命评价指标，结果如图2，3所示.图2 不同温度下Z70#R170愈合时间与自愈度关系Fig.2 Relationship between healing time and self-healing degree at different temperaturesof Z70#R170图3 不同温度下Z70#R170愈合时间与疲劳寿命关系Fig.3 Relationship between healing time and fatigue life at different temperatures ofZ70#R170由图2可以看出：在同等愈合时间情况下，温度的升高提升了再生沥青自愈度，这一趋势的主要原因在于温度较高时，再生沥青的流动性更好，分子扩散速率增加，从而具有更好的自愈效果.此外，温度由20℃升到40℃时，再生沥青自愈度提升明显，特别是愈合时间较短时，自愈度提升4.6～11.7倍；温度超过40℃后，随温度的升高，再生沥青自愈度虽仍呈现增加的趋势，但增加幅度减少，不论愈合时间长短，80℃ 的自愈度较60℃时提升幅度均低于10%.在同等愈合温度情况下，愈合时间的延长对再生沥青自愈合也表现出提升作用；愈合温度为20℃时，再生沥青自愈度达到较高水平所需的愈合时间超过24h，此时延长愈合时间对自愈度的提升有显著效果；愈合温度为40℃时，40min后再生沥青自愈度达到88.1%，此时延长愈合时间对自愈度的提升效率很低，温度较高时愈合时间由40min 延长至70min后，自愈合提升幅度已经低于3%.由图3可以看出：再生沥青Z70#R170在不考虑自愈效果时的疲劳寿命为2.23×104次，考虑自愈效果后有不同程度增加，主要表现为愈合温度越高、愈合时间越长，疲劳寿命就越长，其增加幅度大致与再生沥青自愈度成正比.主要原因在于动态剪切试验样本为同种再生沥青，初始动态剪切模量相同，并且相同的外部条件保证其模量降低速率相同，因此区别仅在于试样自愈后初始动态剪切模量的大小差异，同种再生沥青自愈度高必然表现为高，动态剪切模量降低至初始模量的50%时所需剪切次数必然更多，最终表现为疲劳寿命更长.较高的愈合温度可以缩短再生沥青愈合时间，但并不意味着可以一味地提高愈合温度，主要原因有3个方面：其一是提高温度会增加能源消耗，不符合社会效益，同时增加了投入成本；其二是温度过高会使再生沥青产生二次老化，使再生沥青的老化程度增加，影响再生沥青混合料的路用性能；其三是当温度超过40℃以后，愈合温度对自愈度提升的效果逐渐减小.愈合时间对自愈度的影响与愈合温度相似，不推荐用过长的愈合时间来追求较高的自愈度.2.2 老化程度和损伤程度选取70#基质沥青与RA-2型再生剂掺量为7%的70#R85，70#R170和70#P 3种老化再生沥青，编号分别为Z70#R85，Z70#R170和Z70#P.根据上述分析，选择愈合温度为40℃，愈合时间为20min，以初始动态剪切模量降低程度表示损伤程度，分析损伤程度为20%，40%，50%，60%，70%时各种沥青的自愈情况及疲劳寿命，结果如图4，5所示.图4 不同老化程度下各种沥青损伤程度与自愈度关系Fig.4 Relationship between damage degree and self-healing degree under different aging degree of asphalts图5 不同老化程度沥青的疲劳寿命Fig.5 Fatigue life of asphalts under different aging degree由图4可以看出：各条曲线变化趋势基本一致，在同等老化程度下，再生沥青自愈度随损伤程度的增加呈减少趋势，损伤程度超过40%以后，自愈度降低趋势明显加剧，主要原因在于损伤程度越大，再生沥青裂缝开展越大，破坏越严重，耗散能更多，分子的扩散以及重新排列不能及时形成强度；损伤程度达70%时，70#基质沥青与70#P老化沥青自愈度均低于40%，说明损伤程度过大可能导致沥青超出线黏弹性范围.同等损伤程度下，老化程度更低的沥青再生后拥有更好的自愈度.因为老化使沥青轻质组分流失、黏度增大，在受到破坏后流动性变差，伴随着毛细作用减小，自愈恢复能力下降，而同等再生剂掺量补充的轻质组分相同，再生沥青仍保持原沥青老化程度不同所带来的差异；再生沥青Z70#R85与Z70#R170自愈度高于同等条件下的70#基质沥青，表明老化沥青自愈度可以通过添加再生剂提高.由图5可以看出：原沥青老化程度越高，再生沥青疲劳寿命越短；未老化的70#基质沥青疲劳寿命为1.25×104次，而通过添加7%RA-2型再生剂的长期老化沥青Z70#P疲劳寿命与原沥青相近，再生沥青Z70#R85与Z70#R170的疲劳寿命分别是70#基质沥青疲劳寿命的5.7倍和3.3倍.2.3 再生剂种类与掺量选取70#R170老化沥青，以70#基质沥青，RA-2，H100作为再生剂，对比再生剂掺量为5%，6%，7%，8%，9%时再生沥青自愈情况及疲劳寿命，愈合温度为40℃，愈合时间为20min，损伤程度为50%，结果如图6，7所示.图6 不同再生剂种类下掺量与自愈度关系Fig.6 Relationship between the dosage and self-healing degree of different kinds of regenerative agents 图7 不同再生剂种类下掺量与疲劳寿命关系Fig.7 Relationship between the dosage and fatigue life of different kinds of regenerative agents由图6可以看出：随着再生剂掺量的增加，再生沥青的自愈度均呈现增长趋势，RA-2型再生剂掺量较少时对再生沥青自愈度的促进作用比掺量较多时更显著，70#基质沥青与H100型再生剂掺量从5%增加至9%过程中，再生沥青自愈度持续增长趋势十分明显；总体来看，相同再生剂掺量下，添加H100型再生剂的老化沥青自愈度最大，添加RA-2型再生剂次之，添加70#基质沥青最差.不同再生剂化学组成各不相同，利于分子扩散、有助于提高沥青流动性的组分含量越高越有利于提高再生沥青自愈度.由图7可以看出：70#R170老化沥青在未添加再生剂时疲劳寿命为0.4×104次，添加再生剂后疲劳寿命有不同程度延长，并随着掺量增大而延长.添加RA-2型再生剂的老化沥青疲劳寿命高于添加H100型再生剂，前者的自愈度却小于后者，表明再生剂的种类对老化沥青自愈度和疲劳寿命影响很大，不同再生沥青之间自愈度与疲劳寿命没有绝对关系.2.4 关键因素分析灰关联分析是一种系统分析方法，其分析步骤为：(1)确定数据列，进行初值处理并计算求差序列；(2)计算各影响因素的灰关联系数；(3)计算关联度并分析结果[7].表4给出了12组不同因素影响下再生沥青自愈合相关参数，以愈合指标HI6为参考，对6种影响因素进行灰关联分析，其中再生剂种类以其芳香分含量代替.首先，对试验结果进行初值化处理；其次，计算各因素的求差序列；最后，按最少信息原理取分辨系数ρ=0.5，计算各因素的灰关联系数，结果见表5.根据表中结果，可以得到各因素对再生沥青自愈合指标HI6的影响由大到小的顺序为：愈合温度>愈合时间>再生剂种类>原沥青老化程度>损伤程度>再生剂掺量.根据灰色系统理论，当分辨系数ρ=0.5时，若关联度大于0.6，表明关联显著.因此，愈合温度对自愈度的影响最显著，为关键影响因素；愈合时间和再生剂种类均对愈合度关联显著，仅次于愈合温度；原沥青老化程度、损伤程度和再生剂掺量影响不显著.表4 再生沥青自愈合试验参数Table 4 Self-healing test parameters of recycled asphaltTest number123456789101112Healingtemperature/℃204060804040404040404040Healingtime/min101010102020202020202020Agingdegree/%41.441.425.725.741.441.441.441.425.741.441.457.1Damage degree/%505050505050505040207060Regeneranttype/%565656565656616146465656Regenerant dosage(bymass)/%777759877777Healingdegree/%5.46375.780.542.364.279.676.38786.251.541.8表5 各影响因素的灰关联系数Table 5 Gray correlation coefficient of various influencing factorsTest number123456789101112Healingtemperature1.000.600.430.330.870.910.750.860.870.960.940.84Healingtime1.000.580.450.670.660.630.680.710.530.540.580.75Agingdegree1.000.620.510.330.480.460.590.770.550.480.710.63Damagedegree1.000.600.440.330.560.650.560.690.540.620.480.47Regeneranttype1.000.620.430.570.540.680.640.750.680.410.650.60Regenerantdosage1.000.420.390.390.550.410.360.370.330.340.480.55图8 各影响因素的灰关联度Fig.8 Gray relational degree of each influencing factor3 结论(1)愈合温度、愈合时间的增加均有利于再生沥青分子在裂纹界面处相互浸润和扩散，温度越高愈合速率越快、时间越长愈合程度越高，但过高的温度和过长的时间会对再生沥青造成破坏；再生沥青自愈度随沥青老化程度及损伤程度的增加而降低，损伤程度超过50%后自愈度衰减速率加剧；RA-2型再生剂对老化沥青自愈度提升显著，短期老化的沥青经过再生后自愈度超过了原沥青，再生剂掺量越高再生沥青自愈度越大，但超过7%后其自愈度增长趋于平缓.(2)考虑自愈恢复后，70#R170再生沥青疲劳寿命随自愈度增大而延长，且幅度大致与自愈度成正比.经RA-2型再生剂再生的短期老化沥青70#R85与70#R170疲劳寿命分别为原沥青的5.7倍和3.3倍，长期老化沥青70#P疲劳寿命接近原沥青；再生剂种类对再生沥青疲劳寿命影响很大，添加不同再生剂的老化沥青自愈度与疲劳寿命之间没有绝对关系.(3)经灰关联分析表明，愈合温度对再生沥青自愈度的影响最显著，为关键影响因素；愈合时间和再生剂种类均对愈合程度关联显著，仅次于愈合温度；原沥青老化程度、损伤程度和再生剂掺量影响不显著；道路工作者在利用沥青自愈合性能进行后期养护时应重点考虑愈合温度.参考文献：【相关文献】[1] LVARO G.Self-healing of open cracks in asphalt mastic[J].Fuel，2012，93:264-272.[2] POOYAN A，FERNANDO M N，MA C R G.The healing capability of asphalt pavements:A state of the art review[J].Journal of Cleaner Production，2016，113:28-40. 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沥青混合料的疲劳性能PPT课件
但是，在控制应变加载模式中，疲劳寿命那 么随混合料劲度的增加而降低。
2.2 混合料的沥青用量 根据试验可知，相应于混合料最正确疲劳寿
命有一个最正确的沥青含量。这个沥青含量不仅 与集
6
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
料级配有关，而且与集料种类有关，通常与 最大混合料劲度所需的最正确沥青含量相符， 而要比马歇尔稳定度所确定的最正确沥青含 2量.3稍沥大青。的种类与硬度
4
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
2.1 混合料劲度 从疲劳观点来看，沥青混合料的劲度模量是
一个重要的材料特性。任何影响混合料劲度的 变量，诸如集料与沥青的性质、沥青用量、混 合料的压实度与孔隙率，以及反映车辆行驶速 度的加载时间和所处的环境条件等都会影响它 的疲劳寿命。
5
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
年才完成;
(2). 足尺路面结构在模拟行车荷载作用下的
试验研究，包括环道试验和加速加载试验，
典型的如南非的重型车辆模拟车〔HVS〕，澳 大利亚的加速加载设备〔ALF〕， 美国华盛顿 州立大学的室外大型环道和重庆公路研究所的室 内大型环道疲劳试验;
(3) 室内小型试件的疲劳试验， 如小梁重复 弯曲疲劳试验、间接拉伸试验、旋转悬臂试验等。
N——加载次数； A——材料常数；
0 ——相位角； S——初始劲度
——主要与试验种类及沥青混合料的劲度有关， 在应力控制的实验下， ≤1；应变控制的试验， ≥1。
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
3.3 力学分析法 力学分析法是用断裂力学原理来分析路面材
料的开裂， 并用以预测其疲劳寿命的一种方法。 断裂力学分析假设裂缝的开展过程包括三个
再生沥青混合料灰色关联和灵敏度分析研究
再生沥青混合料灰色关联和灵敏度分析研究顾万;焦虎;敖顺通;王静;蔡祖洹;魏雪飞【摘要】将废旧沥青混合料再生循环应用于道路建设和养护,可以避免废旧材料堆放对土地的占用和对环境的污染,降低筑养路成本,对实现道路资源可持续发展具有重要意义.再生沥青混合料的性能受材料特性、施工环境等因素影响会呈现不同变化,研究再生沥青混合料内在机理具有重要意义.研究采用灰色关联和灵敏度分析两种方法评价了混合料不同参数和旧料选用范围对再生沥青混合料的路用性能影响,有利于促进再生沥青路面技术的提升.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】3页(P144-146)【关键词】再生沥青混合料;灰色关联;灵敏度分析;路用性能;旧料掺量【作者】顾万;焦虎;敖顺通;王静;蔡祖洹;魏雪飞【作者单位】扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127【正文语种】中文【中图分类】U4140 引言近年来，我国大量沥青公路进入了大中修期，按照10年的维修周期测算，每年沥青道公路维修养护里程约3.5万km，以路面宽度10m、翻修厚度10cm测算，每年沥青公路大中修工程将产生废旧路面材料约3500万m3，其中沥青约5%，矿料为95%[1～3]。
将废旧沥青混合料再生循环技术应用于沥青道路建设与沥青道路维修养护，变废为宝，降低建设与维修养护的成本，是实现交通可持续发展的重要举措之一，是环境友好型、资源节约型的交通可持续发展之路的必然要求[4～6]。
当前，我国再生沥青路面所用20～40%的旧料掺配比例严重限制了旧料的再生利用数量。
本文研究了不同参数对再生沥青混合料的影响，探究再生沥青混合料性能变化规律，有利于提升沥青路面再生技术水平，推促进再生沥青路面进一步推广和应用[7～8]。
基于正交灰关联分析法的温拌橡胶沥青性能影响因素研究_程培峰
文章编号：１６７１－２５７９（２０１４）０４－０３１８－０５基于正交灰关联分析法的温拌橡胶沥青性能影响因素研究程培峰，范平（东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨 １５００４０）摘要：针对影响温拌橡胶沥青性质因素众多，为研究各因素对其的影响规律，该文采用不同胶粉掺量、搅拌温度、搅拌时间、温拌剂掺量，利用正交试验设计方法进行试验室温拌橡胶沥青制备，分析各因素对橡胶沥青影响权重，同时借助灰关联分析确定各因素所占比例，综合评价温拌橡胶沥青的性能。
试验结果表明：胶粉掺量是影响温拌橡胶沥青性质的最主要因素，不同组合下的温拌橡胶沥青性质差异很大，最终确定胶粉掺量２０％、搅拌温度２００℃、搅拌时间７５ｍｉｎ、温拌剂掺量０．６％组合方案性质最优。
该试验结果可为温拌橡胶沥青应用组合设计提供依据。
关键词：温拌橡胶沥青；正交试验设计；灰关联分析；比例；组合设计收稿日期：２０１３－０８－０２作者简介：程培峰，男，博士，教授．Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇｐｅｉｆｅｎｇ＠１２６．ｃｏｍ１ 前言随着中国经济迅速发展，汽车拥有量逐年增加，导致废旧轮胎数量不断增长，对废旧轮胎的处理提出严峻的考验。
１８４３年橡胶沥青在英国专利上的提出为废旧橡胶处理提供了有效的方法，随后许多国家先后对橡胶沥青及其混合料进行深入研究，极大地推广橡胶沥青在公路建设中的应用。
目前湿法是橡胶沥青制备的主要方法，所谓的湿法是将基质沥青、橡胶粉及添加剂掺合成混合物，在一定条件下发生互相交融反应，改变沥青性能的加工工艺。
但橡胶沥青粘度相对较大，流动性差，使混合料在施工过程中需要较高的拌和温度，增加能源消耗，近年来温拌技术逐渐走向成熟，将温拌技术引入橡胶沥青制备工艺中，在不影响橡胶沥青性能的前提下具有减小其施工粘度，降低混合料生产温度，减少能源消耗的特点。
由于中国引进橡胶沥青技术较晚，导致该技术目前在中国公路界运用仍存在一定问题，一方面表现为研究者对温拌橡胶沥青的作用机理并不熟悉，对原材料的选择、施工技术及质量控制缺少必要的知识和经验积累；另一方面温拌橡胶沥青制备影响因素众多，同时制备工艺又缺少国家统一标准，导致温拌橡胶沥青的制备缺少明确的因素组合和评价指标，而中国幅员辽阔，地域差异较大，同一因素组合下的温拌橡胶沥青铺筑的沥青路面在不同地区性质差异较大。
泡沫沥青发泡效果影响因素的灰熵法分析
［ １ 梅长林 ， 家 良．实用统计方法 ［ ．北京 ： １］ 周 Ｍ］ 科学 出版
社 ， ０ ２ ２０ ．
［ ２ 张尧庭 ， 开泰 ．多元统计 分析引论［ ．北京 ： １］ 方 Ｍ］ 科学
出版 社 ， ０ ３ ２０．
类 模 型 ［］ Ｊ ．岩 石 力 学 与 工程 学 报 ，０ ４ ２ （６ ． ２ ０ ，３ １ ）
［ ］ 李思平 ， ７ 孙连 英．基于非线 性理论 的边坡稳定性 评价
模 型 ［］ Ｊ ．水 文 地 质 与 工程 地 质 ，０２ ２ （ ） ２ ０ ，９ ２ ．
３ 结 语
选 用天然重 度 、 聚 力 、 粘 内摩 擦 角 、 坡坡 角及 边 边 坡高度 等 ５个 指标 作为 判别 因子 ， 结合 多元 统计
摘 要 ： 过 对 目前 常 用的 基 质 沥 青 中海 ＡＨ一７ 行 室 内发 泡试 验 ， 取 目前 考 虑 较 多 的 通 Ｏ进 选 三 个 影响 因素 ， 即发 泡 温度 、 水 量 、 温 ， 用 水 以膨胀 率扣 半 衰 期 为 主 要 参 考 指 标 ， 用灰 关联 熵 法 分 应 析 各 个 因 素对 泡 沫 沥 青发 泡效 果 影 响 的 显著 性 ， 出影 响 沥 青发 泡 效果 的关 键 因素 。 找 关键 词 ： 路 ；泡 沫 沥青 ； 泡 效 果 ； 响 因子 ； 关联 熵 公 发 影 灰
［］ 郑敏洲 ， ４ 简文彬 ， 吴茂明．花 岗岩残积土边坡稳பைடு நூலகம்性可
靠 度 分 析 ［］ Ｊ ．岩 石 力 学 与 工程 学 报 ，０ ５ ２ （ ２ ． ２ ０ ，４ 增 ） ［］ 刘 沐 宇 ， 瑞 赓 ．基 于 模 糊 相 似 优 先 的 边 坡 稳 定 性 评 ５ 朱 价 范 例 推 理 方 法 ［］ Ｊ ．岩 石 力 学 与 工 程 学 报 ，０ ２ ２ ２０ ， １
沥青混合料的疲劳性能及评价标准研究综述
能 量法 、 美国沥青学会法和 Ｃ Ｒ Ｒ法进行 了介绍 ， 并指 出充分 了解沥青路 面疲 劳性能 与建立相应 的评价标准 对沥青路 面 的使 用具
有重要意义。
关键词 ： 沥青路面 ， 疲 劳破坏 ， 预估方法 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ５ ３ ５ 文献标识码 ： Ａ 力和常应 变疲 劳试 验 。结果 表明 ： 在相 同的 沥青用 量下 ， 对 于常
．
第３ ９卷 第 ３ ４期 １ ４ ６． ２ ０ １ ３年 １ ２月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｉ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ｌ ＿３ ９ Ｎｏ ． ３ ４ Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
・
建 筑 材 料 及 应 用
・
文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ４ — ０ １ ４ ６ — ０ ３
沥 青 混 合 料 的 疲 劳 性 能 及 评 价 标 准 研 究 综 述
袁 强
（ 大连理工大学 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ３）
摘
要： 根据沥青路 面的破坏机理 ， 分析 了影响沥青路 面疲 劳寿命 的因素 ， 对沥青 混合料疲劳寿命 的预 估方法— —ｃ ｏ ｏ ｐ ｅ ｒ － Ｐ ｅ ｌ ｌ 法、
命却要更短 。表面粗糙且棱 角尖锐的集料 如果压实 不充分 ， 会产 生较大 的空隙率 ， 导致疲劳 寿命缩 短。来 自美 国的实验数据 表
明， 空隙率每增加 １ ％， 疲劳寿命将降低 ４ ０ ％ 。因此在施工 时应 充
分碾 压达到规定 的密实度 ， 以保证沥青路 面的寿命 。
２ ． ３ 试件成型和试验方法的影响 是 由路 面底部产生并 向上扩展 的¨ Ｊ 。所 以 ， 在实 际路 面设计 当中 ３． １ ） 试件成型方法 。目前沥青 混合料试件成 型主要有 静压法 、 需要把底部拉应力作为控制变量 。
沥青混合料的疲劳性能资料31页PPT
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
沥青混合料的疲劳性能资料
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
谢谢！
沥青混合料疲劳性能
1.2沥青混合料疲劳性能破坏
沥青混合料的疲劳破坏是指在重复应力 的作用下，在低于静载一次作用下的极限应 力时发生破坏。沥青路面在使用过程中，受 到车辆荷载的反复作用，或者受到环境温度 交替变化所产生的温度应力作用。
图1-1路面面层在车轮下的受力状态
图1-2 B点随时间的变化
2.1疲劳特性的主要影响因素
Байду номын сангаас
总结
随着公路交通量日益增长，汽车轴载不断 增长，汽车对路面的破坏作用变的越来越明显 ，路面使用期间经受车轮的反复作用，长期处 于应力应变交替变化状态，所以，沥青混合料 的疲劳性能越来越得到社会的关注，影响疲劳 性能的相关影响也越来越得到重视，在设计施 工中不可忽视。
矩形梁四点弯曲法
1、沥青混合料四点弯曲疲劳试验系统通常由加载装 置、环境箱、数据采集与控制装置等部分组成。
矩形梁四点弯曲法
2、实验步骤： a 、试件养护 b 、试件安装 c 、设定实验参数 d 、进行疲劳实验 e 、有效实验确认
3.改善措施
1、从材料自身条件应该选用粘度较大的沥青;选 择合适的矿料级配; 适当增加沥青用量。 2、从道路实际情况应该适度限制车辆载重、车 流量，合理设置路面排水系统 3、采用合适的路面结构组合，比如加铺应力吸 收层等，同时采用合适的计算方式设计路面对 疲劳寿命也有所提高。
（1）荷载条件
简单荷载：全过程中荷载条件保持不变
①荷载历史
复合荷载：按某种预定形式重复施加应力的 过程中荷载条件改变。不仅包括应力的改变， 而且也包括环境的改变。
②加载频率：不同频率的几条曲线在达到疲劳破坏 的作用次数以前基本上保持了平行的关系。
2.1疲劳特性的主要影响因素
图2-1不同频率对混合料疲劳哦性能的影响
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影响沥青混合料疲 劳性能的因素是多方面的 ， 如何在众 多不确定 的因素 中得 出其对疲劳性 能的 影 响程度 ． 是路 面设 计者 首要 解决 的问题 。
灰色 理 论是 邓 聚龙 教 授 于 １８ ９ ２提 出的一 种 新
联测度值提供的丰富信息 。
为了克服这种缺陷 ． 笔者采用灰色关联熵分析 法考察沥青混合料疲劳性能与马歇尔力学特征值 之 间的关联程度 ． 通过灰熵计算 比较 了各影响因素 与疲劳性能 的关联顺序 ． 分析 了各影响因素对疲劳 性能 的贡献程度 ． 并结合沥青混合料抗疲劳设计 的 需要给出了相应的建设性 的意见 ． 为工程实践中沥 青混合料抗疲劳设计提供 了依据。
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第 ５卷第 １期 ２０ ０ ８年 ２月
现 代 交 通 技 木
Ｍｏ ｅｎ Ｔ ａ ｓ ｏｔ ｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ｄ ｒ ｒ ｎ ｐ ｒａｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ
ＶＯ ． ＮＯ． １ ５ １
Ｆ ｂ２ ０ ｅ ．０ ８
沥青混合料 疲劳性 能影响 因素灰关联熵分析
ａ ｓ ｃ ａｉ ｎ ｅ ｔｏ ｙ ｄ ｇ ｅ ｅ ｗ ｅ ａ ｉｕ ｉ ｎ ｒｈ ｌ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｈ ｒ ｃ ｅｉｔ ｓｖ ｌ ｅ ａ ｅ ｃ ｃ ｌｔ ｄ ｗｉ ｉｌ ｓ ｏ ｉｔ ｎ ｒ ｐ ｅ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｆ ｔ ｅ ｌ ｅ ａ ｄ Ｍａｓ ａｌ ｃ ａ ｉａ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ａ ｕ ｒ ａ ｕａ ｅ ｔ ｌ ｔ ｏ ｒ ｇ ｆ ｌ ｃ ｌ ｈ ｔｅ ｄ ｔ ， ｎ ｈ ｓ ｏ ｉｔ ｎ ｓ ｑ ｅ ｃ ｆ ｌ ｆ ｃｏ ｈ ｔｉｆ ｅ ｃ ｓ ｈ ｌ ｍｉ ｔ ｒ ａｉ ｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｉ ｆ ｕ ｄ ｏ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ａ ａ ｄ ｔ ｅａ ｓ ｃ ａｉ ｅ ｕ ｎ ｅ ｏ ｌ ａ ｔｒ ｔ ａ ｎ ｕ ｎ ｅ ａ ｐ ａ ｔ ｘｕ ｅ ｆｔ ｏ ａ ｓ ｌ ｕ ｇ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｓ ｏ ｎ ｕ ， ｈ ｆ ｎ ｉ ｕ ｎ ｅｏ ｌ ｒｈ ｌ ｃ ａ ｉａ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｖ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆｔ ｅ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｆ ｓ ｈ ｌ ｍｉｔ ｒ ｓｒ ｓ ａｃ ｅ ． ｌ ｆ ｎ ｅ ｃ ｆ ｓ ａ ｌ ａ Ｍａ ｌ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ａｕ ｓｏ ｈ ａｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｐ ａｔ ｘｕ ｅ ｉ ｅ ｅ ｒｈ ｄ ｌ ｉ ｕ ｇ ｆｍ ａ Ｔ ｉ ｔ ｏ ｖ ｒ ｏ ｓｔ ｅ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓｉ ｅ ｅ ａ ｔ ｅ ｔ ａ ｔ ｔ ｔ ｓａ ａｙ ｉ ， ｄ ｐ ｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｅ ｃ ｏ ａ ｐ ａ ｔ ｈ ｓｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｈ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｇ ｎ ｒ ｍａｈ ｍａｉ ｌ ｓａｉ ｉ ｎ ｌｓｓ ａ ｒ ｖｄ ｓｒ ｆ ｒｎ ｅ ｔ ｈ ｌ ｃ ｓｃ ｎ ｓ ｌ
唐健娟 ， 富民， 舒 曹海波
（ 东南大学智能运输系统研究中心 ， 江苏 南京 ２ ０ ９ ） １０ ６ 摘 要： 通过对 沥青混合料疲劳性能影响 因素 的灰 关联熵分析 ， 在所知数据不 多的条件下 ， 算出疲劳寿命， 出了影响 沥青混合料疲 旁 ｝ 找 生能各 项因素的关联 顺序 ， 并对 各项影响 因素分别 进行 了研 究 ， 分析各种马歇 尔力学特征值 对沥青混合料疲 旁｝能的影响。这种 方法克服 了一般数理统计 分析 中 生 的不足 ． 沥青混合料的设计 、 为 评价 、 控制和疲 劳性 能的改善提供 了参考。 关键词 ： 沥青混合料 ； 劳寿命 ； 疲 马歇尔试验 ； 力学特 征值 ； 关联熵 灰
ｏ ｐｈ ｌ ｉ ｔ ｅ ｆＡｓ ａ ｔＭ ｘ ｕｒ
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中图分类号 ： ４４１ Ｕ １． 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２ ９ ８ （ ０ ）１０ １— ３ １７ — ８ ９２ ８ — ０ ９ ０ ０ ０
Ａｎ ｌｓｓ ｆＧｒ ｙＡｓｏ ｉ ｔ ｎ Ｅｎ ｒ ｐ ｏ ａ ｉ ｕ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｎ ｕ ｎ ｅＦ ｃｏ ｓ ａ ｙ ｉ ｅ ｓ ｃａ ｉ ｔ ｏ ｙ ｆ ｒＦ ｔｇ ｅＰｅ ｆ ｒ ｎ ｅＩ ｆ ｅ ｃ ａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｌ
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Ｋｅ ｒｓ：ｓ ｈ ｌｍｉｔｒ ｆｔ ｕ ｆ ； ｒｈ ｌｅｔｍｅｈ ｎｃ ｌ ｈ ｒｃｅｉｔ ｓ ａｕ ｇｅ ｓｏｉｔ ｎｅ ｔ ｐ ｙｗｏｄ ａ ｐ ａｔ ｘｕｅ； ｉ ｅｌｅ Ｍａ ａ ｓ； ｃ ａ ｉａ ａａ ｔｒｓ ｃ ｌｅ； ｙａｓｃａｉ ｎｒ ｙ ａｇ ｉ ｓ ｌ ｔ ｃ ｉ ｖ ｒ ｏ ｏ