自修復型導電瀝青混凝土設計與評價.pdf

1、瀝青材料的自愈研究主要集中于自愈機理、自愈模型、自愈表征方法和自愈增強技術四個方面。由于常溫下瀝青混合料的自愈能力較弱，瀝青自愈增強技術的研究顯得尤為重要。通過提高瀝青材料的溫度以促進自愈，延緩裂紋發(fā)展，是延長路面服務壽命的有效措施。本文旨在設計出可用于微波加熱愈合的導電瀝青混凝土，并對其電學、路用及愈合性能進行評價。主要研究內(nèi)容包括材料組成設計及制備、導電瀝青混合料電學及路用性能評價、以及混合料微波加熱愈合特性研究。
　　首先，

2、比較各類型瀝青混合料結(jié)構(gòu)的特點，并結(jié)合導電瀝青混凝土的設計要求，采用改進的連續(xù)密級配瀝青混合料結(jié)構(gòu)類型(AC-13C)制備導電瀝青混合料。選擇鋼纖維和石墨作為導電相材料，并對石墨改性瀝青的流變性能和鋼纖維在瀝青混合料中的分散性進行了研究。結(jié)果表明石墨可以使瀝青變硬，進而提高瀝青的高溫性能和粘稠度，但削弱了瀝青的低溫變形能力，降低了其低溫抗裂能力。根據(jù)電阻率法和CT掃描圖像分析法定義的分散系數(shù)，延長總拌合時間至270 s可以有效提高鋼纖維

3、的分散性。
　　其次，通過室內(nèi)試驗對導電瀝青混合料的電學性能及路用性能與普通瀝青混合料進行了對比評價。摻加導電材料可以實現(xiàn)瀝青混凝土由絕緣體到導體的轉(zhuǎn)變，鋼纖維較石墨有更高的導電效率。通過鋼纖維和石墨的二相復合，可以實現(xiàn)導電瀝青混合料電阻率的平緩下降并獲得良好的力學性能。石墨由于吸油性和潤滑性，減小了瀝青與集料的有效粘結(jié)力，使混合料穩(wěn)定度、間接拉伸強度下降。分散均勻的鋼纖維能在混合料中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起到加筋和增韌作用，使混合料的穩(wěn)

4、定度、抗疲勞性能提升。石墨與鋼纖維均能有效提高瀝青混合料的高溫抗車轍能力，但均使瀝青混合料的水穩(wěn)定性能下降。普通瀝青混合料和石墨改性瀝青混合料在低溫間接拉伸試驗中呈現(xiàn)脆性破壞的特點，而鋼纖維瀝青混合料的斷裂能提高，呈現(xiàn)出組合破壞的特點。所建立導電瀝青混合料動態(tài)模量主曲線，可作為路面材料性能參數(shù)，應用于進一步的路面材料及結(jié)構(gòu)設計中。
　　最后，探究導電瀝青混合料的微波加熱特性和機理，提出合理的愈合試驗方案和指標，確定優(yōu)化的加熱愈合方

5、案。采用熱流法導熱分析儀測試得到普通瀝青混合料和導電瀝青混合料的導熱系數(shù)分別為1.13 W/(m·K)和1.46 W/(m·K)。導電相材料的摻加可以大幅提高瀝青混合料的微波加熱速率。通過“疲勞-愈合-再疲勞”的試驗程序，并定義愈合指數(shù)表征瀝青混合料的愈合程度，結(jié)果表明:相同微波加熱時間下，由于導電瀝青混合料吸收了更多熱量，以促進自愈，其愈合效率高于普通瀝青混合料。普通瀝青混合料和導電瀝青混合料發(fā)生流動愈合的臨界溫度分別為38℃和50℃