基于离散元的沥青混合料高温性能研究
本文选题:沥青混合料 切入点:高温性能 出处:《东南大学》2015年硕士论文
【摘要】:沥青混合料高温性能不足会导致沥青路面在行车荷载的作用下出现车辙,起皱,推移,拥包等病害,其中车辙会影响路面的平整度,降低路面的抗滑能力,甚至影响行车的舒适和安全。传统的室内试验方法不仅需要消耗大量时间和成本,而且鉴于沥青混合料材料的不均匀性和复杂性,室内研究方法的重复性和再现性较差。离散元方法可为沥青混合料的性能分析提供辅助手段,对提高沥青路面的使用性能具有重要意义。论文利用离散元方法对沥青混合料的高温性能进行了分析:首先,基于沥青混合料三相组成的结构特征,构建代表不同组分的模型,最终得到了具有级配特征以及粗集料表征能力的沥青混合料离散元颗粒模型。其次,通过完成室内试验,通过宏观参数与微观参数的转化关系,得到沥青混合料虚拟试件各组分间的微观接触参数,将室内试验与虚拟试验结果进行对比。再次,通过变化不同的级配及混合料的油石比,进行相应数字试件的虚拟单轴蠕变试验,分析各档集料和沥青用量对混合料高温性能影响的主次关系。其中,沥青用量对高温性能影响最大,其次是4.75-9.5mm集料,再次为9.5-13.2mm集料。最后,保证沥青砂浆的微观接触参数不变,变化沥青混合料2.36mm以上粗集料的含量,分析虚拟试验的结果,并对不同级配沥青混合料的接触力,速率,位移参数进行微观分析。研究发现:接触力,速率,位移都可以预测沥青混合料的高温性能。若砂浆内部、砂浆与集料之间的受力越均匀,或者粗集料之间的接触力均值越小,沥青混合料的高温性能越好;若粗集料的竖向位移和移动角越小,沥青混合料的高温性能越好;若试件的宏观应变速率或集料平动、转动速率越小,且集料在受荷载方向平动达到第一个速率峰值时昕对应的时步数更小,沥青混合料的高温性能越好。另外,对高温荷载下不同粒径粗集料的相应进行分析,可以发现:粗集料的粒径越小,发生大范围竖向位移的概率越小:较细粒径的粗集料更易发生横向移动,其转动角更大。在进行中面层AC-20沥青混合料的级配设计时,论文建议4.75-9.5mm,9.5-13.2mmm集料质量分数不低于集料总质量的20%和15%。在控制集料4.75mm筛孔通过率低于45%的同时,建议2.36-4.75nm集料的质量分数不低于总质量的15%。
[Abstract]:The lack of high temperature performance of asphalt mixture will lead to rutting, wrinkling, moving, packing and other diseases of asphalt pavement under the action of driving load, among which rutting will affect the smoothness of road surface and reduce the ability of road surface to resist sliding.Even affect the comfort and safety of driving.The traditional indoor test method not only consumes a lot of time and cost, but also has poor repeatability and reproducibility due to the heterogeneity and complexity of asphalt mixture materials.Discrete element method can provide auxiliary means for performance analysis of asphalt mixture, and it is of great significance to improve the performance of asphalt pavement.In this paper, the high temperature performance of asphalt mixture is analyzed by discrete element method. Firstly, based on the structural characteristics of the three-phase composition of asphalt mixture, a model representing different components is constructed.Finally, the discrete element particle model of asphalt mixture with gradation and coarse aggregate characterization is obtained.Secondly, the microscopic contact parameters of each component of virtual asphalt mixture are obtained by completing the indoor test and transforming the macro and micro parameters, and the results of indoor test and virtual test are compared.Thirdly, the virtual uniaxial creep tests of the corresponding digital specimens are carried out by changing the gradation and the asphalt ratio of the mixture, and the primary and secondary relationship of the influence of the aggregate and asphalt content on the high temperature performance of the mixture is analyzed.Among them, asphalt content has the greatest influence on high temperature performance, followed by 4.75-9.5mm aggregate and 9.5-13.2mm aggregate.Finally, the microcosmic contact parameters of asphalt mortar are kept constant, the content of coarse aggregate above 2.36mm is changed, the results of virtual test are analyzed, and the contact force, velocity and displacement parameters of asphalt mixture with different gradation are analyzed microscopically.It is found that contact force, rate and displacement can predict the high temperature performance of asphalt mixture.If the internal force between mortar and aggregate is uniform, or the average contact force between coarse aggregate is smaller, the high temperature performance of asphalt mixture is better, if the vertical displacement and moving angle of coarse aggregate are smaller,The better the high temperature performance of asphalt mixture is, the smaller the rotation rate is if the macroscopic strain rate of the specimen or the translational movement of the aggregate, and the smaller the number of time steps corresponding to the first peak rate of the aggregate in the direction of load.The better the high temperature performance of asphalt mixture.In addition, the corresponding analysis of coarse aggregate with different particle size under high temperature load shows that the smaller the size of coarse aggregate is, the smaller the probability of occurrence of large vertical displacement is, and the more easily the coarse aggregate with smaller particle size moves laterally and its rotation angle is larger.When the gradation design of AC-20 asphalt mixture is carried out, it is suggested that the aggregate mass fraction of 4.75-9.5 mm and 9.5-13.2 mm should not be lower than 20% and 15% of the aggregate total mass.While controlling the pass rate of 4.75mm sieve hole less than 45%, it is suggested that the mass fraction of 2.36-4.75nm aggregate should not be lower than 15% of the total mass.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U414
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 马红全,王颖;改善沥青混合料高温稳定性的措施[J];交通科技与经济;2003年02期
2 唐世红 ,赵福祥 ,孙兴平;浅谈沥青混合料的再生及设备[J];工程机械;2004年01期
3 君洁;21世纪的沥青混合料公路[J];交通世界;2004年04期
4 俊杰;欧洲沥青混合料的标准化[J];交通世界;2004年09期
5 李祝龙,丁小军,赵述曾,吴德平;沥青混合料应用中的环境保护[J];交通运输工程学报;2004年04期
6 Elk Richter,Willi Dietrich;复合式沥青混合料修复与筑路新设备[J];工程机械;2005年01期
7 王艳丽;;改善沥青混合料高温稳定性的措施[J];黑龙江交通科技;2006年02期
8 孙朝云;沙爱民;姚秋玲;张惠玲;;沥青混合料自动检测系统研究[J];仪器仪表学报;2006年04期
9 王颖;王永生;;浅析纤维对沥青混合料的作用[J];交通科技与经济;2006年04期
10 陈为成;张玉斌;;SMA沥青混合料在亳阜高速公路中的应用[J];交通标准化;2006年10期
相关会议论文 前10条
1 张成功;;温拌沥青混合料施工应用[A];全国城市公路学会第二十次学术年会论文集[C];2011年
2 邱峰涛;王哓建;郑鑫;;温拌沥青混合料概述[A];第十届中国科协年会论文集(四)[C];2008年
3 袁晓宇;汤文辉;张若棋;;沥青混合料本构方程理论分析[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
4 张成功;任立忠;;温拌沥青混合料应用技术探讨[A];全国城市公路学会第十八届学术年会论文集[C];2009年
5 杨圣枫;杨新华;陈传尧;;粒径和骨料级配对沥青混合料流变行为的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 蔡绪梅;王芳;;利用试验数据有效指导沥青混合料生产[A];公路交通与建设论坛(2009)[C];2010年
7 丁育青;刘海;汤文辉;冉宪文;;一种沥青混合料在冲击载荷下的动态本构关系[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
8 宋晓燕;李源渊;周卫峰;;温拌沥青混合料的性能及工程应用研究[A];第十三届中国科协年会第19分会场-公路在综合交通运输体系中的地位和作用研讨会论文集[C];2011年
9 吴建昌;;热铺沥青混合料变异分析与控制[A];中国公路学会2002年学术交流论文集[C];2002年
10 喻光华;喻荣华;黄善华;曾辉;;沥青混合料施工配筛[A];中国公路学会2003年学术年会论文集[C];2003年
相关重要报纸文章 前10条
1 黄继汇;壳牌在华推出沥青混合料业务[N];中国证券报;2008年
2 雨文;壳牌在华启动沥青混合料业务[N];中国建材报;2008年
3 记者 栗清振;壳牌在中国推出沥青混合料业务[N];中国石油报;2008年
4 周中华;沥青混合料力学机理研究取得突破[N];中国交通报;2007年
5 马昭;两项研究成果国内领先[N];西安日报;2007年
6 李宝凡邋记者 王迪;沥青混合料再生修补车标准鞍山制定[N];鞍山日报 ;2007年
7 李铮;环保沥青混合料扮靓长安街[N];科技日报;2009年
8 项煜虹;长安街披上环保衣[N];大众科技报;2009年
9 郭少言 刘崭;西安公路院成功研制沥青混合料微波加热车[N];中国交通报;2010年
10 首席记者 齐泽萍;我省温拌沥青混合料技术达国际先进水平[N];山西经济日报;2011年
相关博士学位论文 前10条
1 丁彪;考虑加载历史的沥青混合料疲劳损伤性能研究[D];长安大学;2015年
2 王毅;沥青混合料细观疲劳机制与疲劳预估模型研究[D];长安大学;2015年
3 王聪;基于CT技术的沥青混合料均匀性及最佳沥青用量研究[D];大连海事大学;2015年
4 侯明昊;水—温耦合作用对沥青混合料性能影响及防治措施研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 董雨明;硬质沥青及其混合料流变特性与低温性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 陈剑华;MA用混合沥青触变及老化特性的多尺度研究与应用[D];华南理工大学;2015年
7 张蕾;基于细观分析的沥青混合料组成结构研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 刘建勋;温拌沥青混合料施工关键技术研究[D];长安大学;2010年
9 吕得保;沥青混合料施工温度控制研究[D];吉林大学;2011年
10 苑苗苗;基于数字散斑相关方法的沥青混合料疲劳破坏机理研究[D];华南理工大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈思宇;基于芯样性能的沥青混合料均匀性分析[D];华南理工大学;2015年
2 赵大勇;基于灰色关联分析的沥青混合料紫外线老化影响因素研究[D];西安建筑科技大学;2015年
3 化高伟;抗紫外光添加剂对改善沥青及沥青混合料路用性能的对比研究[D];西安建筑科技大学;2015年
4 李正道;大粒径透水性沥青混合料组成设计及适用性研究[D];郑州大学;2015年
5 苏沛;基于离散元法的沥青混合料真空压实特性研究[D];长安大学;2015年
6 张轲;沥青混合料松散破坏研究[D];长安大学;2015年
7 宋静静;不同拌和类型沥青混合料能耗排放研究[D];长安大学;2015年
8 杨茜;沥青路面用棉秸秆纤维的制备及性能研究[D];长安大学;2015年
9 金浩;抗车辙剂/新型橡胶粉复合改性沥青混合料技术性能研究[D];长安大学;2015年
10 张东阳;沥青混合料粘弹性连续损伤疲劳特性研究[D];长安大学;2015年
,本文编号:1704431
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/1704431.html