本文選題：骨架結(jié)構(gòu)瀝青混合料 + 細(xì)觀力學(xué)　； 參考：《長(zhǎng)安大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著交通量增長(zhǎng)、重載情況的加劇,瀝青混凝土路面的早期破壞現(xiàn)象突出,而且路面的實(shí)際使用壽命也大大低于設(shè)計(jì)壽命。目前,針對(duì)瀝青路面材料性質(zhì)的研究主要采用經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)相結(jié)合的研究方式,這種傳統(tǒng)的研究方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且很難通過(guò)宏觀指標(biāo)來(lái)揭示混合料內(nèi)部復(fù)雜的細(xì)觀力學(xué)行為。因此有必要從細(xì)觀層次角度,對(duì)瀝青砂漿、瀝青砂漿-骨架顆粒界面、集料級(jí)配特征參數(shù)進(jìn)行研究,并與宏觀室內(nèi)混合料性能試驗(yàn)結(jié)果緊密結(jié)合,構(gòu)建新型瀝青路面材料的性能及疲勞破壞行為的分析理論體系,為瀝青路面材料的設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)提供更加可靠的理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。本文以瀝青混合料的細(xì)觀特性為主線,首先,對(duì)瀝青砂漿進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變抗壓與抗剪試驗(yàn),分析不同材料、級(jí)配及凍融條件的砂漿力學(xué)性能;并以砂漿試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),建立模擬瀝青砂漿-骨架顆粒界面細(xì)觀損傷特性的內(nèi)聚力損傷模型,對(duì)界面砂漿損傷特性進(jìn)行分析;其次,以表征主導(dǎo)骨架結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)——主導(dǎo)骨架顆粒接觸百分比(cnDS)為切入點(diǎn),對(duì)不同級(jí)配混合料進(jìn)行路用性能、力學(xué)性能及疲勞性能的試驗(yàn)研究,分析主導(dǎo)骨架顆粒接觸百分比與各性能的關(guān)系,并結(jié)合四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)與數(shù)字圖像相關(guān)方法(DIC),從細(xì)觀層面分析混合料的疲勞損傷機(jī)理,定量分析不同級(jí)配特征參數(shù)混合料的疲勞損傷特性。最后,根據(jù)上述研究提出一種新型的骨架結(jié)構(gòu)瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。論文主要得到了如下結(jié)論:(1)考慮不同的配合比、瀝青基材料及凍融條件等因素對(duì)砂漿的力學(xué)性能的影響,分別對(duì)砂漿進(jìn)行抗壓與抗剪應(yīng)力-應(yīng)變力學(xué)試驗(yàn),結(jié)果表明:選取合適的配合比能夠提高砂漿的內(nèi)聚力,并增強(qiáng)其力學(xué)耐久性能;摻加添加劑的基質(zhì)瀝青與橡膠瀝青砂漿能夠提高其瀝青砂漿的強(qiáng)度,改善其抗變形能力,并增強(qiáng)砂漿的水穩(wěn)定性。(2)由砂漿界面細(xì)觀內(nèi)聚力損傷模型計(jì)算結(jié)果可知:在荷載作用下,加入添加劑的砂漿界面相較于普通瀝青砂漿界面,其細(xì)觀損傷區(qū)域較小,且強(qiáng)度退化程度明顯減小;同時(shí),凍融后砂漿界面相較于未凍融的砂漿界面,其細(xì)觀損傷區(qū)域較大,且強(qiáng)度退化程度明顯增大。(3)由不同級(jí)配混合料的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果可知:動(dòng)穩(wěn)定度隨著cnDS的增加,呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì);抗剪強(qiáng)度計(jì)算值隨著cnDS的增加,呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);抗疲勞性能隨著cnDS的增加,呈現(xiàn)先明顯增大后略微減小的趨勢(shì)。(4)由灰熵分析可知,在空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、粗集料骨架間隙率、CA比、主導(dǎo)骨架結(jié)構(gòu)干擾因子及cnDS等參數(shù)中,cnDS與高溫穩(wěn)定性、抗剪強(qiáng)度及抗疲勞性能的相關(guān)性最好。試驗(yàn)亦表明,cnDS范圍值為11.0%~13.6%時(shí),高溫性能、抗剪性能及抗疲勞性能均較佳。(5)結(jié)合四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)與數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù),提出了定量評(píng)價(jià)混合料細(xì)觀損傷狀態(tài)的疲勞損傷因子與評(píng)價(jià)細(xì)觀骨架穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)骨架顆粒平動(dòng)角與轉(zhuǎn)動(dòng)角。由不同損傷評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)獲取的定量評(píng)價(jià)參數(shù)可知,cnDS合理范圍內(nèi)的瀝青混合料,細(xì)觀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,抗疲勞性能更好,進(jìn)一步從細(xì)觀層面驗(yàn)證了cnDS推薦范圍的可靠性。(6)基于cnDS的范圍值,提出了用于判定混合料細(xì)觀疲勞損傷狀態(tài)的參數(shù)值,即對(duì)于不同損傷評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn),疲勞損傷因子應(yīng)不大于0.08、0.25及0.42;平動(dòng)轉(zhuǎn)角θ與轉(zhuǎn)動(dòng)夾角α的加權(quán)平均值應(yīng)不大于60°與0.11°(7)綜合瀝青砂漿力學(xué)試驗(yàn)、瀝青砂漿-骨架顆粒界面模型、級(jí)配特征參數(shù)cnDS及基于DIC的疲勞細(xì)觀損傷定量評(píng)價(jià)方法,提出了一種基于新型面層骨架結(jié)構(gòu)瀝青混合料的級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
[Abstract]:In this paper , the mechanical properties of asphalt concrete pavement are analyzed by combining four - point bending fatigue test and digital image correlation method . The results show that : ( 1 ) The properties of asphalt mortar and asphalt mortar - skeleton grain boundary and aggregate grading characteristic are analyzed . ( 2 ) The results show that , under the action of load , the mortar interface with additive is better than that of ordinary asphalt mortar interface , the damage area is small , and the strength degradation degree is obviously increased . ( 6 ) Based on the range value of cnDS , the parameter value for judging the fatigue damage state of mixed material is presented , that is , for different damage evaluation nodes , the fatigue damage factor should be no more than 0.08 , 0.25 and 0.42 ; the weighted average value of translational angle 胃 and rotation angle 偽 shall be no more than 60 擄 and 0.11 擄 ( 7 ) comprehensive asphalt mortar mechanics test , asphalt mortar - skeleton particle interface model , grading characteristic parameter cnDS and fatigue breakdown damage quantitative evaluation method based on DIC , and a new grading optimization design method based on novel surface layer framework structure asphalt mixture is proposed .
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1901357