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Erforschung der Schadensbeseitigung von gealtertem Asphaltmörtel

2023-02-01

Während der Verwendung von Asphaltbelägen wird dieser Schaden und Schaden erleiden, wie z. B. ölig und weich im Sommer, hart und rissig im Winter. Bei der Untersuchung dieser Probleme ist das Asphaltalterungsproblem ein unvermeidbarer Faktor. Asphalt ist ein viskoelastisches Material mit Temperaturempfindlichkeit. Die Risse schrumpfen oder schließen sich sogar, wenn der Belag längere Zeit nicht benutzt wird oder die Temperatur ansteigt. Dies ist die Selbstheilungskapazität von Asphaltmaterialien[4-6] . Studien haben gezeigt [7-8], dass Asphaltbeton aus drei Teilen besteht: Der erste Teil ist der Asphaltmörtel, der durch die Bindung von Asphalt und Mineralpulver gebildet wird und bei der Zementierung in der Asphaltmischung eine Rolle spielt; der zweite Teil besteht aus Asphalt und Mineralpulver. Der aus Pulver und feinen Zuschlägen bestehende Asphaltmörtel wird innen eingefüllt und verdichtet und mit der Skelettstruktur zu einem kompakten Ganzen verfüllt und verklebt; der dritte Teil sind die Algengesamte Schicht der Asphaltmischung, die die Leistung der Asphaltbetonstraße visuell zeigt. Ebenso besteht die Asphaltmischung aus Asphaltmörtel und darin eingestreuten groben Zuschlägen. Daher hat die Leistung von Asphaltmörtel einen großen Einfluss auf die Straßenleistung von Asphaltmischungen. Die Analyse der Reparaturkapazität von Asphaltmörtel hat einen großen Einfluss auf die Reparaturkapazität von Asphaltbeton. Und mechanisches Verhalten ist von großer Bedeutung [9]. S.L.Dijkhuis [10] führte Ermüdungstests an Asphaltmörtel vor und nach der Alterung durch, definierte eine neue Bewertungsformel und kam zu dem Schluss, dass die Temperatur den größten Einfluss auf die Ermüdungserholungskapazität von Asphaltmörtel hat. Wang Haopeng [11] et al., führten einen Vierpunkt-Biegeermüdungstest in Innenräumen durch, um die Auswirkungen von Aushärtungszeit, Temperatur, Aggregatabstufung und Asphaltbindertyp auf die Selbstheilungseigenschaften von Asphaltmischungen zu untersuchen.

Asphaltmischung ist ein viskoelastisches Material, dessen Mechanisches Verhalten liegt zwischen Elastizität und Plastizität. Bei der Erörterung der Rissbeständigkeit von Asphaltmischungen, einem typischen viskoelastischen Material, empfehlen aktuelle nationale Vorschriften die Bruchspannung als Bewertungsmethode; Der US-SHRP-Plan empfiehlt die Verwendung des J-Integral-Tests zur Bewertung der Rissbeständigkeit von Asphaltmischungen [12-14]. Basierend auf dem Konzept der elastisch-plastischen Bruchmechanik verwendeten Z. Wu[15], Wang Lan[16] usw. das J-Integral, um die Rissbeständigkeit von Asphaltmischungen zu bewerten. Liu Yu [17] verwendete die Bruchzähigkeit Jc, um die Rissbeständigkeit der Asphaltmischung zu untersuchen, und glaubte, dass es angemessen ist, die Bruchzähigkeit Jc als Bruchparameter der Asphaltmischung zu verwenden. Zusammenfassend wurde in diesem Experiment die Universaltestmaschine UTM-100 verwendet, um Biegeschadensheilungstests an Matrix-Asphaltmörtel und SBS-modifiziertem Asphaltmörtel vor und nach Alterung durchzuführen, und zwei Heilungsbewertungsindizes wurden verwendetdefiniert durch Bruchzähigkeit und Versagensspannung [12-13], den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Aushärtefähigkeit von Asphaltmörtel analysieren und die Vor- und Nachteile dieser beiden Bewertungsindikatoren vergleichen, um dann das Aushärtegesetz von Asphaltmörtel besser zu analysieren.

1 Experiment

1.1 Rohstoffe

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Verwenden Sie Basisasphalt Nr. 90 und fertigen SBS-modifizierten Asphalt in einer Dosierung von 4,5 %, Kalksteinerzmehl und Basalterz als Füllstoffe, insbesondere siehe Tabelle 1-3. Die Abstufung verwendet eine AC-16-dichte Sortierung gemäß den Ergebnissen der Sortierumwandlung durch das spezifische Flächenumwandlungsverfahren und das δ-Volumenkorrekturverfahren [18]. Siehe Tabelle 4 für das Asphaltmörtelverhältnis.

1.2 Prüfverfahren

1.2.1 Asphaltmörtel Die Präparation der Trabekel

Bei der Rad-Roll-Methode wird direkt das nicht gealterte Präparat geformt; es kurzfristign gealtertes Teststück, die gerührte Mischung wird in einen Ofen mit 135 ° C gestellt, 4 Stunden lang auf mittlere Temperatur erhitzt und einmal täglich 1 Stunde lang gedreht und dann gerollt und geformt; Das Teststück für die Langzeitalterung besteht darin, den Asphaltmörtel für die Kurzzeitalterung mit einer Schneidemaschine in kleine Balkenteststücke zu schneiden und bei 85 ℃ bei hoher und niedriger Temperatur abwechselnd hoher und niedriger Temperatur auszusetzen. Box, erhitzt für 120 Stunden. Eine Vorkerbe mit einer Breite von 2 mm und einer Tiefe von 6 mm wurde in die Mitte der nicht gealterten, kurz gealterten und lang gealterten zwei Arten von Asphaltmörtel-Standardbalkenproben geschnitten.

1.2.2 Trabekulärer Schadenstest für Asphaltmörtel

Das Teststück sollte aufgelegt werden Gummiblöcke und Abstandshalter oben bzw. unten. Die Gummiblöcke auf der Unterseite simulieren den echten Straßenbau und gleichen die meisten bleibenden Verformungen ausing der Balken. Die Packung auf der Oberseite dient dazu, lokale Verformungen der Asphaltmörtelbalkenproben durch die Druckhöhe zu verhindern [19-20]. Die Umgebungstemperatur der Universalprüfmaschine UTM-100 beträgt 15 ° C, der Abstand zwischen den Stützen 140 mm und die Ladegeschwindigkeit 50 mm / min. Der Grad der Probenbeschädigung wird durch die absteigende Position des vertikalen Verschiebungssensors bestimmt. Die Verschiebung von ist als Anfangsparameter S definiert, und die Schadensrate ist als 30 % S, 45 % S bzw. 60 % S definiert. Wenn die der voreingestellten Schadensmenge entsprechende Bewegung erreicht ist, wird das Laden gestoppt und die Pausenperiode wird eingegeben.

1.2.3 Asphaltmörtel Trabekulärer Einheiltest

Der Test ist nach der orthogonalen Methode konzipiert, und es gibt viele Faktoren, die die Schadensreparaturleistung von Asphaltmischungen beeinflussen. Temperatur (A), Heilungszeit (B), Grad vAls Haupteinflussfaktoren wurden Alterung (C) und Schädigungsgrad (D) ausgewählt[21]. Der spezifische Zeitplan ist in Tabelle 5 dargestellt.

Platzieren Sie den Asphaltmörtellader bis zum angegebenen Grad beladen Beschädigungen in der Wechselbox für Hoch- und Tieftemperatur erfährt eine Selbstheilung. Die Temperatur wurde auf 35, 50 bzw. 65°C eingestellt, und die Zeit wurde auf 1, 2 und 4 Stunden eingestellt. Nachdem die intermittierende Periode vorüber war, wurde die Probe auf Raumtemperatur abgekühlt und der Asphaltmörtel-Trabekel-Beschädigungstest wurde erneut durchgeführt. Der ganze Prozess war Schaden-Selbstheilung-Verletzung.

2 Definition von Heilungsindikatoren

Einige Gelehrte haben vorgeschlagen Die Heilung der Rissoberfläche wird in zwei Phasen unterteilt [11]: (1) verursacht durch die Adhäsion der Oberfläche zwischen den Rissen. Kraftwiederherstellung; (2) Zeitabhängiger SternRissreparatur durch Polymerdiffusion und -rekombination im Riss. Um die Selbstheilungsleistung und den Selbstheilungsmechanismus von Trabekelproben aus Asphaltmörtel besser zu bestimmen, analysiert dieser Artikel die Heilungsgesetze von zwei Asphaltmörteln unter verschiedenen Alterungsgraden aus der Perspektive der Verformung und Energiedissipation und wählt Bruchspannung bzw. Bruchzähigkeit aus. Heilungsindikatoren definieren:

3-Ergebnisanalyse

3.1 Analyse der Heilungsrate

Die Selbstheilungsrate wird nach zwei verschiedenen Heilungsindizes berechnet, wie in Tabelle 7 gezeigt, und die Ergebnisse in Tabelle 7 dienen zum Vergleich der Figuren 3 und 4, zu zeichnen.

Aus der Analyse von Abbildung 3 ist ersichtlich, dass für den HI1-Index der Matrixasphaltmörtel mit zunehmender Temperatur die Ausheilung zunimmt Fähigkeit des Asphaltmörtels geschwächt. Asphalt ist ein viskoelastisches mMaterial mit Temperaturempfindlichkeit. Innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs sollte sich bei steigender Temperatur ein besserer Diffusionstrend von Asphaltmolekülen zeigen [21-22], was die Heilung von Oberflächenrissen etwas fördern kann. In diesem Artikel gibt es Unterschiede in den Ergebnissen des Heilungstests; In Bezug auf die Aushärtungszeit unterscheidet sich die Aushärtungsgeschwindigkeit von Matrix-Asphaltmörtel nach 1 Stunde Aushärtung und 2 Stunden Aushärtung kaum, aber die Aushärtungsgeschwindigkeit nimmt ab, wenn die Aushärtungszeit 4 Stunden erreicht, und Asphalt ist zeitabhängig, je länger die Intervallzeit, desto höher die Aushärtungsgeschwindigkeit von Asphaltverbundwerkstoffen, was ebenfalls den erhaltenen Schlussfolgerungen widerspricht [23-24]; Hinsichtlich der Alterungsrate ist die Heilungsrate nach längerer Alterung am höchsten, was auch mit der bestehenden Theorie übereinstimmt. Wenn der Schadensgrad 60% erreicht, ist die Heilwirkung am besten.

Für den HI2-Index von Matrix-Asphaltmörtel ist es heilendWirkung am besten bei 50 ℃, die Aushärtungsrate nimmt bei 65 ℃ ab, und wenn die Temperatur auf einen bestimmten Bereich ansteigt, ist Asphalt nahe am Zustand der Newtonschen Flüssigkeit, und eine Erhöhung der Temperatur hat wenig Einfluss auf die Aushärtung der Asphaltmischung und verringert sich sogar die heilende Wirkung; die heilende Wirkung ist am besten, wenn die Heilungszeit 4 Stunden beträgt, und sie sollte an erster Stelle stehen, wenn die Heilungszeit 1 Stunde beträgt. Stadium, wenn die Heilungszeit zunimmt, wird die Heilungswirkung nicht zunehmen oder sogar abnehmen; die Härtungsgeschwindigkeit wird wieder zunehmen, wenn die Härtungszeit 2–4 Stunden beträgt, was darauf hinweist, dass die Härtung des Matrix-Asphaltmörtels in 2–4 Stunden in die zweite Stufe eintreten wird. Und dann die Wiederherstellung der Bruchzähigkeit fördern [25]; der ungealterte Matrix-Asphaltmörtel hat die beste Aushärtungswirkung, und der Musterasphalt lässt sich nach längerer Alterung bei hohen Temperaturen leicht ausfällen, was in gewissem Maße die Aushärtung von ifördert inhärente Mikrorisse in der Probe. Dadurch hat die Probe eine bessere Anti-Riss-Fähigkeit, und der ausgefällte Asphalt kann das Schließen von Rissen nach einer Beschädigung fördern, sodass eine langfristige Alterung besser ist als eine kurzfristige Heilungswirkung. , die auftretenden Makrorisse sind noch klein, durch die Verschiebung des Schadens betroffen, gleiten die feinen Aggregate im Asphaltmörtel relativ zueinander und ordnen ihre Positionen neu an, und die Struktur des Asphaltmörtels wird dichter, was die Wiederherstellung fördert die freie Energie von der Oberfläche, um den Schaden zu heilen [26].

Zusammenfassend scheint es, dass der Matrix-Asphaltmörtel eine relativ große Verschiebung und Verformung aufgrund des Fehlens einer guten Beständigkeit gegen Ermüdung und Verformung aufweist [27]. Wenn die Ausfallspannung als Heilung verwendet wird Bei der Verwendung von Indikatoren kann der Heilungsgrad nicht verwendet werden, um den Heilungsmechanismus richtig zu bewerten.Wenn die Bruchzähigkeit als Heilungsindex verwendet wird, hat sie einen besseren Bewertungseffekt auf den Matrix-Asphaltmörtel und kann den Unterschied in der Heilungsgeschwindigkeit des Matrix-Asphaltmörtels und dann den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Heilungsgeschwindigkeit besser widerspiegeln des Matrix-Asphaltmörtels.

Für SBS-Asphaltmörtel zeigen die beiden Indikatoren im Wesentlichen das gleiche Gesetz. Mit steigender Temperatur werden die Ermüdungsbeständigkeit und die Härtungswirkung des Asphaltmörtels besser. Aufgrund der geringen Temperaturempfindlichkeit von SBS-modifiziertem Asphalt [28] haftet SBS-modifizierter Asphalt besser an Gesteinskörnungen und die Nachbehandlungswirkung nimmt mit steigender Temperatur zu; die Heilwirkung schwankt nicht signifikant mit der Verlängerung der Heilungszeit, die Heilwirkung nahm nach 2 Stunden ab, stieg dann nach 4 Stunden an, was darauf hinweist, dass die erste Stufe der Heilung im Wesentlichen innerhalb von 1 Stunde abgeschlossen war, was darauf hinweist, dass sich die Heilung in BC schnell erholtefrühen Stadium, und es würde sich mit der Zeit verlangsamen; Die Aushärtungswirkung von SBS-modifiziertem Asphaltmörtel ist am besten, und die Aushärtungswirkung ist etwas größer als die nach Langzeitalterung; und die Stressheilungsrate ist am höchsten, wenn die Schadensrate 45 % beträgt.

Wenn wir den Heilungsindex HI1 der beiden Asphaltmörtel vergleichen, hat nur der Alterungsfaktor das gleiche Heilungsgesetz, während der HI2-Index relativ eindeutig die Heilungszeit, die Alterung ist Rate und Grad der Schädigung Das Heilungsgesetz ist normalerweise dasselbe, aber das Heilungsgesetz unter dem Temperaturfaktor liegt innerhalb der Konsistenz. Dies liegt daran, dass bei SBS-modifiziertem Asphaltmörtel durch die Zugabe von Modifikatoren die Verformungsbeständigkeit und die elastische Erholung verbessert werden und die Temperaturempfindlichkeit gering ist [29].

Aus der obigen Analyse kann entnommen werden, dass der HI2-Aushärtungsindex sowohl für matrix- als auch für SBS-modifizierten Asphaltmörtel geeignet ist, sodass die Aushärtungswirkungekt von Asphalt wird anhand der Vulkanisationsgeschwindigkeit unter HI2 bewertet. Tabelle 7 zeigt, dass die Härtungsgeschwindigkeit von Matrix-Asphaltmörtel höher ist als die von SBS-modifiziertem Asphaltmörtel, aber der HI2 von Matrix-Asphaltmörtel nach Alterung kleiner ist als der von SBS-modifiziertem Asphaltmörtel, weil die Polymerbildung im SBS-Modifikator ist stabiler Die dreidimensionale Netzwerkstruktur des Asphalts verbessert die Hoch- und Tieftemperaturfähigkeit und den Verformungswiderstand von Asphalt [27], aber die Quelladsorption absorbiert leichte Komponenten im Asphalt, was die Viskosität des Asphalts erhöht und die Fließfähigkeit behindert, so die Aushärtungseffekt wird etwas schlecht sein.

3.2 Bandbreitenanalyse der Heilungsrate

Verwenden Sie die Methode der Bandbreitenanalyse für verschiedene The Es wurden zwei Heilungsindizes von Asphaltmörtel analysiert und mit den Tabellen 5, 6 und 7 kombiniert, um die extremen Differenzergebnisse zu berechnen, Tabelle 8, und Abbildung 5 zu zeichnennach den Angaben in der Tabelle.

Die Analyse der Heilungsrate zeigt, dass für die Matrix Asphaltmörtel der trabekuläre Heilungsindex HI2 den extrem schlechten Einfluss hat verschiedener Faktoren auf die Heilwirkung beurteilt werden. Die auf HI2 basierende Bereichsreihenfolge ist: Alterungsgrad > Heilungszeit > Heilungstemperatur > Verletzungsgrad, wobei der Alterungsgrad der einflussreichste Faktor ist. Für den trabekulären Heilungsindex HI2 von SBS-modifiziertem Asphaltmörtel ist die Reihenfolge des Bereichs von vier Faktoren: Alterungsgrad > Schadensgrad > Heilungszeit > Heilungstemperatur, wobei der Alterungsgrad den größten Einfluss hat. Es ist ersichtlich, dass der Heilungsgrad unter dem Einfluss der Alterungsgeschwindigkeit stark schwankt, was die Heilungseffizienz der beiden Asphaltmörtel stark beeinflusst.

4 Fazit

(1) Zerstörung im Vergleich Die beiden Bewertungsindizes Dehnung und BreiteBruchzähigkeit zeigen, dass, wenn die Verletzungsbelastung als Heilungsindex verwendet wird, die Heilungsleistung nach einer Verletzung nicht richtig bewertet werden kann, während die Bruchzähigkeit als Heilungsindex verwendet werden kann, um die Heilungsleistung richtig zu bewerten. Für SBS-modifizierten

Lab

Asphaltmörtel können beide Heilungsindizes verwendet werden, um seine Heilungseigenschaften zu bewerten.

(2) Durch die Reichweitenanalyse des Heilungstests ergeben sich nach eingehender Betrachtung: im Vergleich zu den drei Faktoren Heilungstemperatur, Heilungszeit und Schädigungsgrad der Grad der Alterung hat einen großen Einfluss auf Asphalt. Die heilende Wirkung des Klebers ist beachtlich. Daher sollte das Auftreten von Alterung während des Einbaus und der Nutzung angemessen kontrolliert werden.

(3) Beim Vergleich der beiden Aushärtungsbewertungsindizes ist die Aushärtungswirkung von Matrix-Asphaltmörtel etwas geringerals der von SBS-modifiziertem Asphaltmörtel, aber der gealterte Matrix-Asphaltmörtel HI2 ist besser als der von SBS-modifiziertem Asphaltmörtel. Der Asphaltmörtel sollte klein sein. Obwohl SBS-modifizierter Asphalt eine bessere Anti-Ermüdungs- und Anti-Verformungsfähigkeit aufweist, stellt die Zugabe von Modifikatoren sicher, dass SBS-modifizierter Asphalt bei hoher Temperatur nicht weich wird und bei niedriger Temperatur nicht spröde wird, was die Moleküldiffusion und -heilung einschränkt. Die Wirkung ist etwas schlechter.



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