瀝青混合料是一種由瀝青膠漿、集料以及空隙組成的三相復(fù)合材料。在實(shí)際試驗(yàn)中,由于所選材料、施工設(shè)備、荷載條件的不同,會(huì)讓混合料的力學(xué)特性變得更加復(fù)雜,不易于找尋變化規(guī)律。為了克服傳統(tǒng)方法的局限性,對(duì)瀝青混合料性能的研究逐漸轉(zhuǎn)入對(duì)其非均質(zhì)性和細(xì)觀結(jié)構(gòu)方面上來。本文基于CT（Computer Tomogrphy）掃描技術(shù)和有限元方法建立虛擬間接拉伸試驗(yàn),利用數(shù)值方法對(duì)瀝青混合料的力學(xué)性能進(jìn)行研究。首先,借助CT掃描技術(shù)獲取瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)圖像,利用數(shù)字圖像處理技術(shù)結(jié)合有限元方法建立包含集料、瀝青砂漿以及空隙的瀝青混合料二維數(shù)值模型。以Burgers模型描述瀝青砂漿的黏彈性能,通過蠕變?cè)囼?yàn)獲取其黏彈性參數(shù),輸入ABAQUS軟件中建立虛擬間接拉伸試驗(yàn)。以劈裂勁度模量作為虛擬試驗(yàn)準(zhǔn)確性驗(yàn)證指標(biāo),與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,誤差不超過10%,驗(yàn)證了有限元方法的準(zhǔn)確性。其次,以應(yīng)力集中性參數(shù)和劈裂勁度模量作為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過數(shù)值方法分析瀝青混合料間接拉伸試驗(yàn)的影響因素。研究表明:AC-20混合料的應(yīng)力集中性參數(shù)和劈裂勁度模量都比AC-13混合料要大,AC-13混合料的抗拉性能更好;級(jí)配相同時(shí),集料分布特征的... 

【文章來源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

112.3試件制作（一）蠕變?cè)囼?yàn)試件本文需要做的單軸蠕變?cè)囼?yàn)試件及其用途如下：（1）AC-13砂漿試件在-10℃和20℃下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，獲取AC-13瀝青砂漿在不同溫度下的黏彈性參數(shù)以進(jìn)行虛擬間接拉伸試驗(yàn)?zāi)M，與室內(nèi)間接拉伸試驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證虛擬模型的準(zhǔn)確性。（2）AC-20砂漿在20℃下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，建立AC-20混合料模型與AC-13混合料模型形成對(duì)比并且用于后續(xù)有限元分析。按上述瀝青砂漿配合比采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法分別成型瀝青砂漿試件，試件尺寸為直徑150mm、高50mm，成型的試件如圖2.1所示。成型過程中有幾點(diǎn)需要注意：（1）由于瀝青砂漿油石比相對(duì)較大，在拌和過程會(huì)不斷有沉淀物出現(xiàn)，需要擦著鍋底攪拌防止攪拌不均勻；（2）由于瀝青含量較大，在成型旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件時(shí)需要在磨具內(nèi)壁涂抹機(jī)油防止試件粘在磨具上難以取出；（3）成型的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件直徑為150mm，為了更方便進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)的應(yīng)力施加，需要通過鉆芯機(jī)進(jìn)行鉆芯取樣，鉆芯后的試件直徑為100mm。圖2.1瀝青砂漿試件Fig2.1Bituminousmortartestpiece（二）間接拉伸試驗(yàn)試件間接拉伸試驗(yàn)在本文中主要用于瀝青混合料虛擬模型的驗(yàn)證。通過測(cè)試AC-13混合料在-10℃和20℃下的劈裂勁度模量，與虛擬力學(xué)試驗(yàn)計(jì)算所得的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。本文共成型AC-13混合料標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件6個(gè)，每種溫度下3個(gè)試件進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，成型的試件如圖2.2。

12圖2.2劈裂試驗(yàn)試件Fig2.2Splittestspecimen2.4瀝青砂漿蠕變?cè)囼?yàn)本文采用Burgers模型進(jìn)行瀝青砂漿的黏彈性研究，通過單軸靜載蠕變?cè)囼?yàn)獲取相關(guān)參數(shù)。蠕變?cè)囼?yàn)即對(duì)一圓柱形試件軸向施加一個(gè)較小的瞬間荷載應(yīng)力，保持一段時(shí)間后，再施加一恒定荷載應(yīng)力，保持較長(zhǎng)時(shí)間后對(duì)其進(jìn)行卸載，然后試件慢慢恢復(fù)，由此得到瀝青混合料試件在一定的溫度和荷載條件下隨時(shí)間的變形情況。蠕變曲線分為三個(gè)階段，第一階段是向上凸起的，這一階段應(yīng)變率隨時(shí)間的增大而減�。坏诙A段曲線近似為一條直線，這一階段應(yīng)變率幾乎保持不變；第三階段為卸載階段，曲線為向下凹的，應(yīng)變率隨時(shí)間的增大而增大，直至試件破壞。本文只需要通過蠕變曲線獲取相關(guān)參數(shù)，因此只研究前兩個(gè)階段。想要實(shí)現(xiàn)靜載蠕變?cè)囼?yàn)，只需一臺(tái)可以提供恒定荷載的設(shè)備即可完成。從試驗(yàn)原理來說，要求該機(jī)器可以提供瞬時(shí)荷載，且荷載強(qiáng)度符合要求；由于瀝青砂漿試件會(huì)受到溫度的影響，因此要求試驗(yàn)過程中可以保持一個(gè)恒定的溫度；最后還需要能夠測(cè)定試驗(yàn)過程中試件的變形并通過計(jì)算機(jī)輸出相關(guān)數(shù)據(jù)。本文選取多功能材料試驗(yàn)機(jī)作為蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備，如圖2.3。圖2.3蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備Fig2.3Creeptestequipment利用多功能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸靜載蠕變?cè)囼?yàn)[54]，在試驗(yàn)之前先將溫度調(diào)整到目標(biāo)溫度并保溫4h。首先對(duì)試件施加0.0002MPa的應(yīng)力預(yù)壓2min，消除試件與壓頭之間的間隙，避免加載時(shí)對(duì)試件造成沖擊。不同溫度下施加的荷載應(yīng)力不同，在20℃下施加0.3MPa的加載應(yīng)力，在-10℃下施加0.45MPa的加載應(yīng)力。由于本文只需獲取Burgers模型的黏

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]粗集料形態(tài)對(duì)瀝青混合料性能的影響研究現(xiàn)狀[J]. 張東,侯曙光,邊疆.  南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(06)
[2]基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的瀝青混合料攤鋪均勻性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法[J]. 黃志福,趙毅,梁乃興,呂瑞.  公路交通科技. 2017(04)
[3]蠕變剪切試驗(yàn)前后粗集料運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)字圖像分析[J]. 謝軍,袁暢.  土木工程學(xué)報(bào). 2016(09)
[4]基于瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的劈裂試驗(yàn)數(shù)值模擬[J]. 陳斯寧,趙俊明,陳紅斌.  現(xiàn)代交通技術(shù). 2016(04)
[5]基于CT技術(shù)的瀝青混合料空隙率預(yù)測(cè)方法[J]. 郭乃勝,YOU Z P,譚憶秋,趙穎華.  中國(guó)公路學(xué)報(bào). 2016(08)
[6]兩類型瀝青混合料粗集料微觀軌跡分析[J]. 王可.  公路工程. 2016(03)
[7]瀝青混合料虛擬單軸蠕變?cè)囼?yàn)方法[J]. 陳明,李霖,趙新惠,萬成.  公路交通科技. 2015(05)
[8]基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的大孔隙瀝青混合料有限元建模[J]. 王亞奇,錢振東,陳輝方,王軍.  現(xiàn)代交通技術(shù). 2015(01)
[9]基于CT技術(shù)和有限元方法的瀝青混合料數(shù)值蠕變?cè)囼?yàn)研究[J]. 王聰,郭乃勝,趙穎華,譚憶秋.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[10]基于X-ray CT的瀝青混合料三維重構(gòu)方法[J]. 汪海年,黃志涵,李磊,李曉燕,尤占平.  中國(guó)科技論文. 2013(11)

博士論文
[1]瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的三維粘彈本構(gòu)及虛擬力學(xué)試驗(yàn)研究[D]. 黃文柯.華南理工大學(xué) 2016
[2]基于X-ray CT和有限元方法的瀝青混合料三維重構(gòu)與數(shù)值試驗(yàn)研究[D]. 萬成.華南理工大學(xué) 2010
[3]瀝青混合料粘彈塑性本構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 葉永.華中科技大學(xué) 2009
[4]基于細(xì)觀分析的瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)研究[D]. 張蕾.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于內(nèi)聚力模型和三維離散元法瀝青混合料劈裂試驗(yàn)研究[D]. 萬蕾.浙江大學(xué) 2016
[2]基于X-ray CT技術(shù)的瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)虛擬力學(xué)試驗(yàn)研究[D]. 焦麗亞.東南大學(xué) 2016
[3]基于細(xì)觀結(jié)構(gòu)的瀝青混合料界面開裂特性研究[D]. 陳剛.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 2015
[4]基于CT技術(shù)的瀝青混合料三維重構(gòu)及數(shù)值模擬研究[D]. 金艷.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2015
[5]SBS改性瀝青混合料低溫抗裂性能試驗(yàn)研究[D]. 裴軍軍.蘭州理工大學(xué) 2013
[6]碎石顆粒形狀對(duì)瀝青混合料性能影響的試驗(yàn)研究[D]. 蘇文超.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 2013
[7]橡膠瀝青混合料二維細(xì)觀結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬建模方法及虛擬加載試驗(yàn)研究[D]. 楊廉.長(zhǎng)安大學(xué) 2012
[8]基于CT圖像瀝青混合料三維有限元數(shù)值模擬研究[D]. 孫紅紅.西安建筑科技大學(xué) 2012
[9]粗集料形狀特征的數(shù)字圖像分析[D]. 熊琴.重慶交通大學(xué) 2011
[10]瀝青砂漿粘彈性試驗(yàn)分析[D]. 龐海峰.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 2009



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