道路半刚性基层含水状态的声发射检测方法研究

发布时间：2018-10-22 14:31

【摘要】：半刚性基层具有整体性好,强度高,造价低等优点,我国高级公路中绝大部分高等级沥青路面道路都采用半刚性基层。随着道路投入使用,道路基层损伤不断恶化,逐渐发展成影响正常运营的病害。目前道路病害的无损检测方法主要是探地雷达,探地雷达检测只能检测路基空洞、脱空等较大范围的病害,对于道路基层损伤检测难度较大。一般地,道路半刚性基层出现损伤与半刚性基层的含水状态也是紧密相关。检测道路基层的含水状态可以评估基层的损伤状况,从而实现基层损伤检测。声发射在损伤检测上具有先天优势,是一种被动的无损检测方法,因此本文利用声发射技术对半刚性基层含水状态进行研究。(1)为了寻求骨架密实型半刚性基层受压破坏全过程的声发射判据,采用TYE型压力实验机和声发射系统,对骨架密实型半刚性基层圆柱体试件进行单轴抗压试验,采集了试件受压破坏全过程的声发射信号,分析了AE振铃计数,累积能量和幅值等声发射信号特征。结果表明:振铃计数和累积能量可以反映骨架密实型半刚性基层受压破坏的过程,其破坏过程主要经历3个阶段:初始发展阶段、稳定增长阶段和失稳阶段,各阶段的转折点大约分别在极限荷载的25%和85%处;声发射b值变化情况可以表明试件的受力状态,也可以作为试件破坏的前兆,当b值大于3.5时,表明试件为初始发展阶段;当b值稳定在1-2之间,表明试件处在稳定增长阶段,当b值出现波动或上升,表明试件处于失稳破坏阶段;不同布置方案的声发射信号分析表明,抗压试验的声发射检测时宜采用腰部布置方案。(2)研究表明水是半刚性基层发生病害的重要原因,因此测试或判断道路基层的含水状态对于评估道路的病害情况有重要作用,现有的测试半刚性基层含水量的方法主要是钻芯取样等有损检测方法,声发射技术是典型的无损检测方法,为了通过声发射信号特征判断半刚性基层含水状态,采用TYE型压力实验机,对干燥状态,自然状态和饱水状态的半刚性基层试块进行弯拉试验,采集弯拉试验过程声发射信号,得到不同含水量试件的AE传播特性曲线、峰值频率曲线和AE信号参数曲线。结果表明:标准养护90d的半刚性基层试件的AE波速约为1650 m/s,含水量过大或过小均会降低半刚性基层的AE信号的传播速度,且随着含水量的增大,AE信号的衰减增大;随着半刚性基层梁试件的含水量的增加,其断裂的累计AE能量减小;半刚性基层梁试件含水量过大或过小均会降低其开裂的相对应力;半刚性基层梁试件开裂时峰值频率主要集中在8-40kHz和80-120 kHz两频带上,含水量过高或过低均会提高半刚性基层AE信号的低频分量比例。(3)用声发射检测技术,采集不同含水状态半刚性基层圆柱体试件抗压过程的声发射信号,将声发射速率过程理论和开裂模式分类的声发射理论引入到半刚性基层的声发射检测中。运用声发射速率过程理论分析发现:半刚性基层含水可以被认为是半刚性基层的一种损伤,可以作为损伤检测的一项评价指标,但是对于干燥的半刚性基层不宜采用声发射速率理论进行损伤评价;运用开裂模式分类的声发射理论,分析了水对半刚性基层抗压性能影响的作用机理发现:水在半刚性基层中一方面弱化了凝胶材料强度,另一方面起到了润滑作用,相比水对半刚性基层的强度弱化作用,其润滑作用更为明显。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U416.223

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本文编号：2287428