基于细观结构特征的沥青混合料盐冻破坏机理研究

我国北方冬季气候寒冷,易形成冰雪路面，除冰盐、融雪剂等制剂会对路面构造造成破坏或加重已有破坏，因此在盐腐蚀环境下沥青混合料的水稳定性是保证沥青路面正常工作的一个重要指标。本研究以设计合理的盐冻循环试验为前提，通过对沥青、沥青混合料盐冻循环前后的细观结构进行观测，试图从材料学角度揭示盐冻条件下沥青及沥青混凝土的劣化机理；通过对盐冻循环前后的沥青混合料试件进行力学性能试验，并利用细观实验方法和图像处理技术进行沥青混合料的内部组成结构和细观力学分析，获取真实的材料内部结构特征，建立沥青混合料细观结构变化与宏观力学性能之间的关系，从而得出盐冻对其影响的过程和主导因素，为寒冷地区沥青混合料的材料选用、结构设计以及性能预测提供依据。

北方地区冬季气候寒冷易形成冰雪路面，常用融雪盐进行融雪化冰。然而，融雪盐的频繁使用会对沥青路面产生负面影响。因此揭示盐腐蚀环境下沥青混合料损伤破坏的本质，制定合理经济的防治措施是保证寒冷地区沥青路面耐久性的必要措施。沥青混合料是由沥青、骨料和空隙组成的多相结构，其强度特性取决于各组成部分的性能且极其复杂。本研究通过设计合理的盐冻循环试验，对沥青、沥青砂浆、沥青混合料三个不同层次的分散体系进行盐冻循环前后细观结构的观测和力学性能的测试，建立细观结构变化和宏观性能指标之间的对应关系，从而得出盐冻对沥青混合料的影响程度和主导因素。研究结果表明：在融雪盐和温度循环的共同作用下，沥青的高温性能有所提高但低温性能明显下降，沥青膜结构发生不同程度的破坏；沥青砂浆的粘弹性明显下降，结构也发生一定程度的损伤；沥青混合料的高低温性能均有所下降，且由于结构本身的复杂性和多相性，盐冻破坏的主导因素也呈现复杂性，但同时都显示出融雪盐的存在比单一的水环境对混合料的破坏更为严重；以混合料试件的数字图像为基础，通过数字散斑技术和有限元建模技术都可以进行混合料的变形分析，为细观结构的变化和宏观力学性能建立联系，但合理模型参数的确定还需要大量尝试。本研究的主要结论可为寒冷地区沥青混合料的材料选用、结构设计以及性能预测提供理论依据和试验方法。