摘要：表面脱粒是沥青路面常见病害之一,会对沥青路面的耐久性和路用性能产生极大不利影响。为解决沥青路面脱粒预测和敏感性分析所需要的沥青-集料界面断裂能实测问题,本研究提出了摆式冲击试验的测试方法,通过对“集料-沥青-集料”试件施加横向剪切冲击荷载,使得沥青与集料界面发生破坏并测试其断裂能。研究中对温度、沥青种类、集料类型、水、矿粉等因素对沥青-集料界面断裂能的影响进行了分析,结果表明:沥青-集料界面断裂能可作为评价沥青-集料界面性能的指标,综合体现了沥青-集料粘附性能和沥青内聚性能,以及不同温度、荷载条件作用下沥青-集料界面的力学特性;温度对沥青-集料界面断裂能影响较大,随着温度升高沥青-集料界面断裂能呈现先上升后下降的趋势,且沥青与集料粘附性能逐渐提高,沥青内聚性能逐渐降低;SBS改性沥青和高粘改性沥青与集料的界面断裂能明显大于基质沥青,但两种改性沥青与集料的界面断裂能除峰值外差异不显著;集料类型对沥青-集料界面断裂能的影响不具有显著规律;在各个温度下水都会使沥青-集料界面断裂能发生衰减;在沥青中加入矿粉会使界面断裂能下降,基于沥青混合料性能的最佳粉胶比范围,并不一定对沥青-集料界面性能起到积极影响。摆式冲击试验所测定的沥青-集料界面断裂能不仅可以作为定量评价沥青材料与集料界面性能的依据,同时也可以为脱粒病害的数值模拟分析提供材料参数,为脱粒病害的预测和敏感性分析提供判断依据,从而为沥青路面抗脱粒精准设计奠定基础。

摘要：为了探究酸性环境及干湿循环耦合作用下沥青-集料界面的剪切力学行为,设置了4类酸性环境及8种干湿循环周期耦合条件,采用直接剪切试验得到应力-位移曲线,并从抗剪强度、界面滑移量、剪切断裂能等角度分析沥青-集料界面在剪切过程中的力学变化过程。结果表明:中性环境下,界面抗剪强度在干湿循环周期下可分为缓慢降低、快速衰退、衰退平衡这3个过程;中酸环境下,第21次干湿循环试验下的界面相对滑移量仍高于0.3 mm;中性环境下,黏附性断裂能主导沥青-集料界面的剪切断裂能,而酸性环境下,黏附性失效消耗的能量与沥青膜内部黏聚性失效消耗的能量相近,黏附性断裂能和黏聚性断裂能共同主导干湿循环作用下的沥青-集料界面的剪切断裂能;随着循环周期的和酸性强度的增加,临界断裂能与相对滑移量不具备良好的相关性。

摘要：为研究在盐浸和冻融循环影响下的沥青-集料界面性质,根据路面所处环境,考虑盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环循环3个因素对集料-沥青界面拉拔强度和拉拔强度损失率的影响。在室内制备含沥青-集料界面的花岗岩黏合试件,采用万能试验机进行拉拔试验。利用数字图像处理技术对沥青-集料界面的失效模式进行分析。结果表明,盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环3个因素对吸湿率和拉拔强度有显著影响。在低、中、高温处理后试件的吸湿率和拉拔强度均有所下降。在经过盐溶液浸泡和冻融循环后,试件的拉拔强度损失率均高于纯水浸泡后试件的结果。通过图像识别分析得到盐溶液浸泡和冻融循环耦合作用会引起界面失效模式的变化。在低盐的质量分数(5%~10%)和冻融循环条件下,低温下试件的沥青-集料界面容易发生黏附失效。高盐的质量分数(15%~20%)溶液下的腐蚀效应使得中、高温下试件的沥青-集料界面易发生黏性失效。

摘要：为探究多聚磷酸(PPA)对沥青-集料之间黏附及其水稳定性的影响,提出了以基质沥青、PPA改性沥青、SBS/PPA和SBR/PPA复合改性沥青与石灰岩、玄武岩和花岗岩集料组合的沥青混合料设计方案。采用分子动力学模拟方法,构建沥青-集料界面模型,并通过原子力显微镜(AFM)、接触角试验、动态剪切流变试验(DSR)以及浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验探究了PPA掺加后对沥青-集料黏附及其水稳定性的影响。结果表明:随着PPA改性剂的添加,沥青表面自由能显著增大,沥青与集料间黏附功提高,交互能力增强,沥青混合料的水稳定性更优;通过3种集料的试验结果对比,发现碱性集料对改性沥青-集料的黏附与水稳定性改善效果更好;PPA加入后,使SBS、SBR聚合物改性沥青与集料间的黏附功略有下降,但综合水稳定性得到明显改善;因此,推荐采用SBS/PPA复合改性沥青及石灰岩集料进行混合料组合设计,此组合可以得到最佳的黏附性及水稳定性。

摘要：为探求沥青与集料界面间的压剪断裂失效机制,在研发测试加载系统及分析原材料基本物性参数的基础上,通过制作沥青-集料三明治试件,开展了不同影响因素(集料粗糙度、沥青老化、环境温度及加载速率等)下沥青-集料界面的粘脱滑移特征行为研究,定量感知了沥青-集料界面的应力传荷与粘脱滑移过程,构建了沥青-集料界面的粘脱滑移本构模型.结果表明:增大粗糙度和法向应力与加快荷载速率能够提升界面抗剪能力与剪切抑制能;沥青老化在一定程度上能够提高界面抗剪强度,但降低了界面剪切抑制能;所构建的粘脱滑移本构模型能够表征沥青-集料界面在压剪耦合状态下应力变化三阶段特征.研究成果可为沥青混合料复杂力学行为的细观分析提供理论支撑,并为混合料结构参数的优化设计提供科学依据.