集料—沥青胶浆界面粘结特性研究

发布时间：2019-11-08 10:57

【摘要】：沥青混合料是由沥青胶浆、粗集料、细集料以及随机分布的孔隙所组成的混合物,集料-沥青胶浆界面作为薄弱处,研究界面粘结特性是很有必要的。已有规范中测沥青和粗集料的粘附性为定性表征,人为因素影响比较大;对于定量的表示方法,多为测定集料-沥青界面的抗拉或抗剪能力,而实际行车荷载中,界面受力模式为混合态,因此如何定量地并接近实际地表征界面粘结特性成为道路工作者亟待解决的问题。考虑沥青混合料实际受力模式,本文从静态和动态两个角度研究集料-沥青胶浆界面粘结特性。首先,通过室内试验获取原材料基本性质,确认所选用原材料性能满足规范要求。基于频率扫描试验得到不同粉胶比沥青胶浆在不同接触条件下的粘弹特性,基于粘弹性材料内部特征时间理论,分析并获得沥青胶浆在不同接触条件下的最佳粉胶比。设计一种可以在拉剪混合模态下测定集料-沥青胶浆界面破坏强度的试验装置,通过拉拔试验获取不同集料-沥青胶浆组合在不同拉伸角度下的最大应力值。其次,考虑界面处主要因素,对集料-沥青胶浆界面层界进行简化,进而得到其界面力学模型。通过ABAQUS软件建立拉拔试验有限元模型,在模型中预先指定裂缝,将数值模拟中应力随时间变化情况与试验情况对比,验证模型的合理性。根据界面力学裂纹裂尖应变能密度变化情况,分析得到集料-沥青胶浆界面断裂准则,结合有限元模型中界面处应力应变响应,获得不同集料-沥青胶浆组合下界面断裂准则中参数,分析静态条件下界面粘结特性。最后,基于粘弹性材料自身流变特性,由应变扫描试验确定沥青胶浆线粘弹范围,在线粘弹范围内选取疲劳试验荷载值,结合疲劳试验中沥青胶浆在不同接触条件下粘弹参数变化规律,提出集料-沥青胶浆界面疲劳评价指标,分析动荷载下界面粘结特性。借助AFM观察集料-沥青胶浆界面纳观结构,由三维形貌揭示其界面行为。本研究得到了静态条件下集料-沥青胶浆界面在混合模式下的断裂准则,这可作为以后数值模拟中界面失效的判断准则,此准则中受力模式与实际路面更接近;由界面疲劳评价指标可更直观地得到动荷载下界面粘结特性。
【图文】：

沥青研究者称其为“自由沥青”，其与混合之前沥青相同，且粘度较结构沥青小，使粘结力降低，如图 1-1所示。图1-1 沥青与矿料的交互作用按照界面力学[4 ]理论，集料-沥青胶浆之间的破坏不仅有界面粘附破坏形式，还包括沥青胶浆的粘聚破坏及粘附和粘聚的混合破坏，，其破坏形式不

（a）90°剥离 （b）180°剥离（c）滚动剥离 （d）T 型剥离图1-2 剥离试验[ 17 ]其中 90°剥离应用比较广泛，剥离试验可以很好地与理想的粘附试验标准吻合，相当于半定量的粘附试验，用来进行不同集料与不同沥青胶浆的粘附优选；同时剥离试验不能确定粘附破坏极限，其值与实际破坏标准相差较多，因其剥离过程中容许应变比较大，所以比实际值要大。Francesco Canestrari[18]等通过对气动粘附拉伸试验装置（PATTI）进行改造，将金属接触处增加 200μm 厚的周长边缘并切出几个槽使沥青与集料
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U414

【参考文献】

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3 徐霈;基于分子动力学的沥青与集料界面行为虚拟实验研究[D];长安大学;2013年

本文编号：2557817