【摘要】：為了提高道路使用性能,以及符合環(huán)保理念的現(xiàn)代交通發(fā)展模式,橡膠粉(CR)改性瀝青混合料被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)道路建設(shè)中。然而隨著CR改性瀝青混合料路面服役時(shí)間的增長(zhǎng),不可避免的出現(xiàn)各種病害,其中路面開裂是道路病害的主要形式之一,裂縫的形成嚴(yán)重影響著道路使用性能及使用壽命,因此對(duì)瀝青路面的開裂機(jī)理及裂縫的擴(kuò)展規(guī)律研究,進(jìn)而提出防治措施具有重要意義。由于瀝青混合料屬于多相復(fù)合材料,且具有各向異性的復(fù)雜特性。基于維象原理的常規(guī)宏觀試驗(yàn)只能建立瀝青混合料宏觀特性與路用性能的關(guān)聯(lián),而路面宏觀裂縫的產(chǎn)生是由細(xì)觀損傷發(fā)展而來,因此宏觀試驗(yàn)不能從根本上對(duì)裂紋產(chǎn)生機(jī)理及裂縫擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行探究,對(duì)各組成相間的相互作用及行為本質(zhì)進(jìn)行研究必須從細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā)。本文采用數(shù)字散斑相關(guān)方法(Digital Speckle Correlation Method,簡(jiǎn)稱DSCM)結(jié)合內(nèi)聚力模型(Cohesive Zone Mode,簡(jiǎn)稱CZM)數(shù)值模擬,由細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā)對(duì)CR改性瀝青混合料界面裂紋產(chǎn)生機(jī)理及裂縫擴(kuò)展規(guī)律等開裂特性進(jìn)行分析研究。對(duì)原樣以及經(jīng)長(zhǎng)期溫度老化、水溶液凍融循環(huán)和鹽溶液凍融循環(huán)后的預(yù)切口CR改性瀝青混合料進(jìn)行半圓試件彎拉試驗(yàn)(Semi-Circular Bending簡(jiǎn)稱SCB),結(jié)合DSCM對(duì)加載過程中試件的變形場(chǎng)進(jìn)行分析,利用Vic-3D圖像處理軟件對(duì)加載過程采集的散斑圖像進(jìn)行處理,得到試件表面裂縫隨著荷載變化的位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)及其演化過程。針對(duì)瀝青混合料(由集料、瀝青膠漿以及界面組成)復(fù)雜表面特征,采用數(shù)字圖像技術(shù)進(jìn)行處理。利用CCD攝像機(jī)對(duì)半圓試件表面信息進(jìn)行采集;通過Image-Pro Plus-6(IPP6)圖像處理軟件對(duì)試件進(jìn)行灰度處理、灰度直方圖調(diào)整、圖像增強(qiáng)、濾波、去噪、圖像銳化以及圖像邊緣提取等操作;利用R2V對(duì)處理圖像進(jìn)行矢量化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料瀝青砂漿與集料的分離與提取;結(jié)合有限元分析軟件ABAQUS完成半圓試件的二維重構(gòu)。對(duì)于集料與瀝青砂漿接觸界面的細(xì)觀特性,建立CR改性瀝青混合料界面細(xì)觀CZM模型,通過SCB試驗(yàn)獲取CZM模型斷裂參數(shù),單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)獲取瀝青砂漿的粘彈性參數(shù)。對(duì)預(yù)切口CR改性瀝青混合料半圓試件CZM模型進(jìn)行數(shù)值模擬,將數(shù)值模擬得到的試件裂縫擴(kuò)展路徑、水平位移場(chǎng)、豎向位移場(chǎng)以及應(yīng)變場(chǎng)等與DSCM試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析,驗(yàn)證CZM模型模擬結(jié)果的可靠性。通過CZM模型對(duì)瀝青混合料界面開裂影響因素進(jìn)行研究;通過對(duì)瀝青混合料不同裂縫應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行計(jì)算,對(duì)裂縫擴(kuò)展影響因素進(jìn)行研究;依據(jù)裂縫影響因素設(shè)計(jì)并完成對(duì)預(yù)切口瀝青混合料半圓試件裂縫擴(kuò)展路徑的預(yù)測(cè)。結(jié)合DSCM與CZM模型,從細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā)對(duì)CR改性瀝青混合料界面裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)展特性進(jìn)行研究。通過水平應(yīng)變與水平應(yīng)力對(duì)瀝青混合料開裂過程中不同組成相的變形特性以及裂縫演變過程進(jìn)行分析;通過水平位移變化速率與水平應(yīng)變對(duì)瀝青混合料開裂受外界環(huán)境因素的影響規(guī)律進(jìn)行分析;分析了裂縫擴(kuò)展過程中擴(kuò)展速率的影響因素;對(duì)無預(yù)切口瀝青混合料半圓試件進(jìn)行有限元內(nèi)聚力模型數(shù)值模擬,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行可行性分析。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【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)：2518243