不同試驗(yàn)方法的老化瀝青疲勞性能研究

張含宇， 徐 剛, 陳先華, 汪 銳， 周文彬

(1.東南大學(xué) 交通學(xué)院， 江蘇 南京 211189; 2.江蘇寶利國(guó)際投資股份有限公司， 江蘇 江陰 214422)

瀝青路面在重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生的疲勞裂縫是路面的主要病害形式，疲勞開裂會(huì)導(dǎo)致路面使用品質(zhì)的下降以及維護(hù)成本的增加.瀝青混凝土疲勞性能與油石比、空隙率和所用瀝青性質(zhì)等多種因素相關(guān)，其中瀝青的影響尤為明顯[1-2].而路面建造及使用過(guò)程中存在的老化現(xiàn)象又影響著瀝青的性能，瀝青老化包括在混合料拌和、運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中由于熱氧作用產(chǎn)生的短期老化和在路面使用年限內(nèi)由于環(huán)境和車輛荷載共同作用發(fā)生的長(zhǎng)期老化.因此，老化瀝青的疲勞性能有著可觀的研究?jī)r(jià)值.

關(guān)于瀝青的疲勞試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，美國(guó)SHRP計(jì)劃在早期提出了采用動(dòng)態(tài)剪切流變(DSR)試驗(yàn)所得疲勞因子(|G*|sinδ)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青在中溫條件下的疲勞性能，疲勞因子越小，對(duì)應(yīng)單位加載周期內(nèi)的耗散能越小，則損傷累積越少，瀝青抵抗疲勞開裂的能力越強(qiáng).但相當(dāng)一部分研究人員[3-5]對(duì)疲勞因子的適用性提出了質(zhì)疑，他們認(rèn)為：改性瀝青的大多數(shù)力學(xué)響應(yīng)是非線性的，用|G*|sinδ這樣的線性參數(shù)來(lái)表征非線性特征是不合理的；疲勞因子的測(cè)試是在較小的剪切應(yīng)變下進(jìn)行的，并且只有幾個(gè)周期的無(wú)損傷加載，這與實(shí)際復(fù)雜的疲勞現(xiàn)象差距較大；疲勞因子是以模量為基礎(chǔ)的參數(shù)，并不能直接表征瀝青的強(qiáng)度.為了彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)，以期更好地模擬路面在實(shí)際車輛荷載作用下的響應(yīng)，Bonnetti等[6-8]采用DSR對(duì)瀝青進(jìn)行重復(fù)加載下的時(shí)間掃描試驗(yàn)，通過(guò)疲勞壽命和耗散能等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的疲勞性能.Johnson等[9-12]基于黏彈性連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)原理，采用線性振幅掃描(LAS)試驗(yàn)對(duì)瀝青進(jìn)行加速疲勞試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其在循環(huán)荷載作用下的抵抗損傷能力以及預(yù)測(cè)瀝青在不同應(yīng)變水平下的疲勞壽命.近年來(lái)，多重應(yīng)力蠕變恢復(fù)(MSCR)試驗(yàn)被用于定量評(píng)價(jià)瀝青的疲勞性能，因?yàn)樵囼?yàn)所得平均彈性恢復(fù)率可以在一定程度上表征瀝青的延遲彈性響應(yīng)[13].Zhang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，MSCR試驗(yàn)可以明顯區(qū)分出不同種類和改性劑含量瀝青的疲勞性能，并且各種瀝青的MSCR試驗(yàn)結(jié)果與瀝青混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性較好.此外，研究人員還通過(guò)斷裂試驗(yàn)的方法對(duì)瀝青的疲勞性能進(jìn)行研究. Andriescu 等[15-16]采用雙邊切口拉伸(DENT)試驗(yàn)研究瀝青發(fā)生塑性變形和開裂時(shí)的能量，其結(jié)果同美國(guó)聯(lián)邦公路局(FHWA)的加速加載疲勞試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性較好.Roque等[17-18]通過(guò)斷裂能(FET)試驗(yàn)得到的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以很好地表征不同改性瀝青的斷裂能，從而區(qū)分出其疲勞性能的差異.縱觀現(xiàn)有研究，大都采用單一的試驗(yàn)方法來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的疲勞性能，其結(jié)果準(zhǔn)確性難有對(duì)照，因此綜合多種試驗(yàn)研究瀝青的疲勞性能，選擇出一種適用性更強(qiáng)的方法有著重要意義.

基于以上所述，且考慮到老化是瀝青疲勞性能發(fā)生衰變的重要原因，本文選取70#基質(zhì)瀝青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性瀝青、高黏瀝青(HV)和基于化學(xué)改性原理的SBS/橡膠復(fù)合改性瀝青(SRC)，采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀，開展溫度掃描試驗(yàn)、時(shí)間掃描試驗(yàn)、MSCR試驗(yàn)和LAS試驗(yàn)，對(duì)經(jīng)過(guò)室內(nèi)短期老化和長(zhǎng)期老化后的4種瀝青進(jìn)行疲勞性能的評(píng)價(jià)，比較其疲勞性能和耐老化性能，并分析4種試驗(yàn)方法對(duì)于表征老化瀝青疲勞性能的適用性.

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

本文采用的70#基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青和SRC瀝青均由江蘇寶利國(guó)際投資股份有限公司提供.其中SRC瀝青的制備工藝為：首先將橡膠淺裂解，然后在一定化學(xué)助劑的作用下，將碳黑附著于SBS與橡膠顆粒形成的交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，充分發(fā)揮橡膠成分的物理溶脹作用，制得性能更為穩(wěn)定優(yōu)良的SBS/橡膠復(fù)合改性瀝青.HV瀝青為實(shí)驗(yàn)室自制的高黏瀝青，其制備工藝為：首先將SBS摻量(1)文中涉及的摻量等均為質(zhì)量分?jǐn)?shù).為5.5%的SBS改性瀝青置于油浴鍋中加熱至 180℃，再加入摻量為10%的TPS改性劑，先低速 (500r/min) 剪切0.5h，再高速(5000r/min)剪切 1.0h，直至改性劑充分剪切乳化，最后加入摻量為0.2%的硫磺作為穩(wěn)定劑，將其置于180℃油浴鍋內(nèi)發(fā)育0.5h.文中所用4種瀝青的改性劑摻量和性能分級(jí)如表1所示.

表1 瀝青的改性劑摻量和性能分級(jí)

1.2 老化方法

采用JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)(RTFOT)和壓力老化試驗(yàn)(PAV)分別對(duì)4種瀝青進(jìn)行短期老化和長(zhǎng)期老化.其中，RTFOT的溫度為163℃，時(shí)間為85min；PAV的溫度為90℃，壓強(qiáng)為 2.1MPa，時(shí)間為20h.

1.3 瀝青疲勞性能試驗(yàn)方法

1.3.1溫度掃描試驗(yàn)

溫度掃描試驗(yàn)在控制應(yīng)變的條件下進(jìn)行，應(yīng)變水平為10%，頻率設(shè)置為1.59Hz，為了獲得瀝青在中溫條件下的疲勞因子|G*|sinδ，將試驗(yàn)溫度設(shè)置為19～31℃.具體試驗(yàn)步驟見AASHTO T315-10《Determining the rheological properties of asphalt binder using a dynamic shear rheometer(DSR)》規(guī)范.

1.3.2 時(shí)間掃描試驗(yàn)

朱洪洲等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在15℃或20℃條件下進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)瀝青與平行板黏結(jié)不牢固的問(wèn)題，導(dǎo)致瀝青與平行板的黏結(jié)界面發(fā)生破壞，而非瀝青自身疲勞破壞.因此，為了讓瀝青樣本有更好的破壞形態(tài)以及考慮到瀝青混凝土路面在全壽命周期內(nèi)所處的環(huán)境溫度，將試驗(yàn)溫度設(shè)定為 25℃，頻率為10Hz，應(yīng)變水平為10%，進(jìn)行控制應(yīng)變的時(shí)間掃描試驗(yàn).當(dāng)樣本的復(fù)數(shù)剪切模量下降至初始值的50%時(shí)即認(rèn)為發(fā)生疲勞破壞.

1.3.3MSCR試驗(yàn)

MSCR試驗(yàn)按照AASHTO T350-14《Multiple stress creep recovery(MSCR) test of asphalt binder using a dynamic shear rheometer(DSR)》規(guī)范進(jìn)行，測(cè)試溫度采用25℃[14].試驗(yàn)中首先將待測(cè)瀝青試樣在0.1kPa應(yīng)力條件下蠕變1s，恢復(fù)變形9s，重復(fù)10個(gè)循環(huán)；接著進(jìn)行3.2kPa應(yīng)力條件下的10個(gè)蠕變恢復(fù)循環(huán).通過(guò)試驗(yàn)得到0.1、3.2kPa下的平均彈性恢復(fù)率R0.1和R3.2，并以此來(lái)分析瀝青的疲勞性能.

1.3.4LAS試驗(yàn)

LAS試驗(yàn)是一種基于黏彈性連續(xù)介質(zhì)損傷理論(VECD模型)的新型試驗(yàn)，根據(jù)AASHTO TP101-14《Estimating damage tolerance of asphalt binders using the linear amplitude sweep》規(guī)范，LAS試驗(yàn)分為頻率掃描和振幅掃描2個(gè)部分.在頻率掃描中，樣品的頻率掃描范圍為0.2～ 30.0Hz，應(yīng)變水平為0.1%，以確定瀝青的流變特性，得到損傷分析參數(shù)；在振幅掃描中，加載頻率為10Hz，加載時(shí)間為310s，加載振幅由0.1%線性增加到30.0%.試驗(yàn)溫度為25℃.分析計(jì)算步驟如下所述：

首先由頻率掃描試驗(yàn)中的復(fù)數(shù)剪切模量|G*|與相位角δ得到儲(chǔ)存模量G′和損失模量G″：

G′=|G*|×cosδ

(1)

G″=|G*|×sinδ

(2)

將儲(chǔ)存模量G′與角速度ω取對(duì)數(shù)后，擬合直線得到m:

lgG′=m(lgω)+b

(3)

表征瀝青流變特性的參數(shù)α為：

(4)

接著采用功勢(shì)理論來(lái)量化損傷參數(shù)D：

(5)

對(duì)于給定的時(shí)間t，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)C(t)與D(t)都滿足下式：

C(t)=C0-C1[D(t)]C2

(6)

式中：參數(shù)C0=1.

參數(shù)C1與C2由冪律線性化導(dǎo)出：

lg[C0-C(t)]=lgC1+C2·lg[D(t)]

(7)

Df為疲勞失效時(shí)的累積損傷：

(8)

式中：Cpeak為峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的C(t).

瀝青疲勞方程的參數(shù)(A和B)由下式計(jì)算得到:

(9)

式中：f為頻率，f=10Hz；k=1+(1-C2)α.

最終得到瀝青疲勞方程如下：

Nf=A(γmax)-B

(10)

式中：Nf為瀝青疲勞壽命(定義為瀝青發(fā)生疲勞失效時(shí)的總加載次數(shù))；γmax為假定實(shí)際荷載作用下路面所產(chǎn)生的最大應(yīng)變.

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度掃描試驗(yàn)

圖1為溫度掃描試驗(yàn)結(jié)果.由圖1可知：70#基質(zhì)瀝青經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化之后在溫度為19℃和22℃時(shí)的疲勞因子|G*|sinδ大于規(guī)范要求的5000kPa，而其余瀝青的疲勞因子均小于規(guī)定值；在2種老化條件下，SRC瀝青的疲勞因子最小，而70#基質(zhì)瀝青的疲勞因子最大；在短期老化條件下，HV瀝青在19℃和22℃時(shí)的疲勞因子比SBS改性瀝青小，而在25℃及以上則大于SBS改性瀝青；在長(zhǎng)期老化條件下，HV瀝青在19、22、25℃時(shí)的疲勞因子均小于SBS改性瀝青，在28℃及以上則大于SBS改性瀝青.由圖1還可知，隨著老化程度的增加，4種瀝青的疲勞因子均增大，疲勞性能呈下降趨勢(shì)，其中SRC瀝青的變化最小，可認(rèn)為SRC瀝青的耐老化性能在這4種瀝青中最為突出.鑒于SBS改性瀝青和HV瀝青出現(xiàn)了曲線交叉的現(xiàn)象，本文以瀝青種類作為影響因素，以疲勞因子作為響應(yīng)變量，對(duì)短期老化和長(zhǎng)期老化后的這2組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)，分析時(shí)預(yù)設(shè)顯著性水平為0.05，結(jié)果如表2所示.由表2可見，顯著性水平p遠(yuǎn)小于預(yù)設(shè)值(0.05)，這表明瀝青種類對(duì)測(cè)試得到的疲勞因子影響很小，因此采用溫度掃描試驗(yàn)得到的疲勞因子指標(biāo)來(lái)區(qū)分不同瀝青的疲勞性能差異并不合理.現(xiàn)有研究表明，|G*|sinδ這種評(píng)價(jià)指標(biāo)可以在線性黏彈性范圍內(nèi)區(qū)分不同瀝青抵抗疲勞破壞的能力，但對(duì)于改性瀝青，疲勞因子與其對(duì)應(yīng)的瀝青混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性較差[20]；且疲勞因子僅僅是疲勞試驗(yàn)初始狀態(tài)的1個(gè)特征值，與重復(fù)荷載作用下的累積損傷發(fā)展過(guò)程無(wú)關(guān)，無(wú)法評(píng)價(jià)瀝青疲勞破壞的程度[21].

圖1 溫度掃描試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Results of temperature sweep test

表2 SBS改性瀝青和HV瀝青的單因素方差分析結(jié)果

2.2 時(shí)間掃描試驗(yàn)

時(shí)間掃描試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.由圖2可知：4種瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量|G*|均隨著加載次數(shù)的增加而減小，但其衰減規(guī)律卻不盡相同；70#基質(zhì)瀝青有著較大的初始復(fù)數(shù)剪切模量，在荷載作用初期，G*下降緩慢，隨著加載次數(shù)的增加，瀝青內(nèi)部損傷迅速發(fā)展直至破壞；而其余3種改性瀝青初期復(fù)數(shù)剪切模量迅速下降，隨后進(jìn)入平穩(wěn)期，直至破壞，這與瀝青混合料在應(yīng)變控制模式下的勁度模量變化規(guī)律較為相似；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化之后，瀝青變硬，4種瀝青的初始復(fù)數(shù)剪切模量增加，試驗(yàn)結(jié)果顯示其疲勞壽命減小.4種瀝青的疲勞壽命如表3所示.由表3可以看出，在2種老化條件下，HV瀝青和SRC瀝青的疲勞壽命均遠(yuǎn)大于70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青，這有別于前文所述溫度掃描試驗(yàn)中SBS改性瀝青與HV瀝青疲勞性能差異不明顯的結(jié)果，說(shuō)明時(shí)間掃描試驗(yàn)可以更好地區(qū)分不同種類老化瀝青的疲勞性能差異.

在本文中，將復(fù)數(shù)剪切模量下降至初始值的50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的荷載作用次數(shù)定義為瀝青的疲勞壽命.但有研究人員對(duì)此定義提出了質(zhì)疑，Di Benedetto等[22]研究認(rèn)為，G*的減少不僅僅是因?yàn)闉r青發(fā)生了疲勞損傷，也有諸如產(chǎn)生熱量以及觸變性能變化等原因.除此之外，一些改性劑的加入，尤其是聚合物類改性劑，可以使瀝青在發(fā)生破壞前能承受較大的應(yīng)變，因此G*大幅度下降(超過(guò)50%)之后，瀝青仍可能處在其疲勞壽命之內(nèi)[23].且就SRC瀝青而言，在應(yīng)變水平為10%的條件下，其疲勞壽命均能達(dá)到10萬(wàn)次以上，采用時(shí)間掃描試驗(yàn)的耗時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)，因此需要一種新的試驗(yàn)方法去評(píng)價(jià)SBS/橡膠復(fù)合改性瀝青的疲勞性能.

圖2 時(shí)間掃描試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Results of time sweep test

表3 疲勞壽命匯總

2.3 MSCR試驗(yàn)

圖3為經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后70#基質(zhì)瀝青的MSCR試驗(yàn)典型曲線，展示了該試驗(yàn)的整個(gè)蠕變和恢復(fù)的過(guò)程.所有瀝青的MSCR試驗(yàn)曲線形狀大體相似，因此限于篇幅，其他瀝青的試驗(yàn)曲線不再一一繪制.圖4給出了4種瀝青在2種老化狀態(tài)下的平均彈性恢復(fù)率.由圖4可知，不論是在低荷載還是在高荷載水平下，4種瀝青的平均彈性恢復(fù)率(R0.1和R3.2)排序均為：SRC瀝青>HV瀝青>SBS改性瀝青>70#基質(zhì)瀝青.R0.1和R3.2的數(shù)值越大表明瀝青可恢復(fù)的應(yīng)變?cè)酱?，并且每種瀝青通過(guò)平行試驗(yàn)得到的誤差棒數(shù)值均很小，說(shuō)明該試驗(yàn)具有良好的可重復(fù)性.但由圖4同樣可以發(fā)現(xiàn)，如果將平均彈性恢復(fù)率R值作為瀝青疲勞性能的一個(gè)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，其在本文中的變化并未呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性；與短期老化相比，70#基質(zhì)瀝青經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后的R值呈明顯的下降狀態(tài)；SBS改性瀝青和SRC瀝青的R值在0.1kPa下呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但變化幅度很小，而在3.2kPa下其變化幅度非常微小；HV瀝青經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后的R值較短期老化后的R值增大，且在3.2kPa下尤為明顯，這可能是由于在長(zhǎng)期老化過(guò)程中，HV瀝青的相位角δ減小(見圖5)，材料中黏性成分下降，彈性成分占比增加，從而呈現(xiàn)出MSCR試驗(yàn)結(jié)果中R值的增加.因此，MSCR試驗(yàn)是否適用于評(píng)價(jià)瀝青的中溫疲勞特性及其適用的瀝青范圍還有待進(jìn)一步的研究.

圖3 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后70#基質(zhì)瀝青的MSCR試驗(yàn)典型曲線Fig.3 Typical curve of MSCR test of PAV aged 70# asphalt binder

圖4 4種瀝青在2種老化狀態(tài)下的平均彈性恢復(fù)率Fig.4 Average elastic recovery rate of four asphalts under two aging conditions

圖5 HV瀝青在2種老化狀態(tài)下的相位角變化Fig.5 Phase angle changes of HV asphalt under two aging conditions

2.4 LAS試驗(yàn)

圖6是由LAS試驗(yàn)得到的2種老化狀態(tài)下4種瀝青的應(yīng)力-應(yīng)變曲線.材料的剪切應(yīng)力存在1個(gè)峰值，AASHTO TP 101-14規(guī)范將這個(gè)應(yīng)力峰值定義為材料的疲勞失效點(diǎn)，即屈服應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變稱為屈服應(yīng)變.由圖6(a)可知：就短期老化之后的4種瀝青而言，70#基質(zhì)瀝青有著最大的屈服應(yīng)力和最小的屈服應(yīng)變；SBS改性瀝青的曲線形式與之相似，但屈服應(yīng)力較小，對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)變較大；而HV瀝青和SRC瀝青則呈現(xiàn)出不一樣的曲線形式，兩者在加載過(guò)程中的應(yīng)力增長(zhǎng)速率相對(duì)緩慢，且在達(dá)到應(yīng)力峰值的前后出現(xiàn)了1段相對(duì)平緩的曲線.由圖6(b)可見：隨著老化程度的加劇，包括基質(zhì)瀝青在內(nèi)的4種瀝青的應(yīng)力峰值均增大，這與王超[24]所得出的基質(zhì)瀝青老化會(huì)增加疲勞失效點(diǎn)峰值應(yīng)力的結(jié)論一致；對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)變大小仍然是：SRC瀝青>HV瀝青 >SBS 改性瀝青>70#基質(zhì)瀝青，但HV瀝青和SRC瀝青沒(méi)有了圖6(a)中的平緩特性.這說(shuō)明屈服應(yīng)力或應(yīng)變只是代表瀝青在重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變承受能力，采用此種參數(shù)并不能完全表征材料的疲勞性能.

圖6 由LAS試驗(yàn)得到的2種老化狀態(tài)下4種瀝青的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.6 Stress-strain curves of four asphalts under two aging conditions from LAS test

基于前文對(duì)LAS試驗(yàn)的理論說(shuō)明，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果作進(jìn)一步分析，繪制了圖7所示的損傷特征曲線，其中縱坐標(biāo)C表示瀝青樣本的完整性參數(shù)(integrity parameter)，橫坐標(biāo)D代表累積損傷參數(shù)(damage intensity).當(dāng)C=1時(shí)，瀝青樣本處于未受損傷的完整狀態(tài)；而當(dāng)C=0時(shí)，瀝青樣本已經(jīng)完全破壞[25].當(dāng)累積損傷參數(shù)D給定時(shí)，C越大，則材料抵抗損傷的能力越強(qiáng).由圖7可知：在給定的累積損傷參數(shù)D下，SRC瀝青樣本的完整性最佳；70#基質(zhì)瀝青則發(fā)生了明顯的破壞；在短期老化條件下，HV瀝青的完整性優(yōu)于SBS改性瀝青，而在長(zhǎng)期老化條件下2種瀝青的損傷特征曲線出現(xiàn)了交錯(cuò)的現(xiàn)象，這可解釋為當(dāng)損傷強(qiáng)度逐漸增大時(shí)，HV瀝青的抵抗損傷能力高于SBS改性瀝青，因此從曲線上表現(xiàn)出斜率較小的現(xiàn)象.然而，Xue等[11]認(rèn)為，損傷特征曲線是表示在加載過(guò)程中材料所受到的損傷演化過(guò)程和疲勞壽命預(yù)測(cè)的基本特征，并不能僅以此作為依據(jù)來(lái)判定瀝青疲勞性能的好壞.

圖7 損傷特征曲線Fig.7 Damage characteristic curves

基于此，再根據(jù)VECD模型[26-27]的計(jì)算方法，推導(dǎo)出了4種瀝青在2種老化狀態(tài)下的疲勞方程，繪制疲勞壽命曲線如圖8所示.由圖8可知，當(dāng)老化程度加劇時(shí)，4種瀝青的疲勞壽命均呈顯著下降趨勢(shì)，但SRC瀝青的抗疲勞性能仍然表現(xiàn)優(yōu)異，比其他3種瀝青高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這或許得益于化學(xué)改性的方法使膠粉顆粒能夠更好地在瀝青質(zhì)中發(fā)生溶脹，且與SBS顆粒形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高了SRC瀝青抵抗累積損傷的能力.

圖8 疲勞壽命與應(yīng)變水平關(guān)系圖Fig.8 Relationship between fatigue life and strain level

3 結(jié)論

(1)在RTFOT和PAV這2種老化狀態(tài)下，SRC瀝青的疲勞性能相較于其他3種瀝青更為優(yōu)良，抵抗長(zhǎng)期老化的能力也較為突出.

(2)在預(yù)設(shè)顯著性水平為0.05的條件下，瀝青種類對(duì)疲勞因子不具有顯著性影響，溫度掃描試驗(yàn)不能很好地區(qū)分不同老化瀝青的疲勞性能差異.

(3)在MSCR試驗(yàn)中，HV瀝青的平均彈性恢復(fù)率在長(zhǎng)期老化后大于短期老化后的指標(biāo)，與其他3種瀝青平均彈性恢復(fù)率的變化趨勢(shì)相反，其指標(biāo)變化規(guī)律和適用的瀝青范圍有待進(jìn)一步研究.

(4)時(shí)間掃描試驗(yàn)和LAS試驗(yàn)均可以有效地表征瀝青膠結(jié)料在重復(fù)荷載作用下的累積損傷發(fā)展過(guò)程，合理區(qū)分出不同瀝青的疲勞性能差異.但對(duì)于性能優(yōu)良的HV瀝青和SRC瀝青，時(shí)間掃描試驗(yàn)耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)；而LAS試驗(yàn)耗時(shí)較短，并且當(dāng)其采用基于黏彈性連續(xù)介質(zhì)損傷理論時(shí)，可以不通過(guò)試驗(yàn)直接計(jì)算出瀝青在不同應(yīng)變水平下的疲勞壽命.因此建議采用LAS試驗(yàn)進(jìn)行老化瀝青疲勞性能的研究.