压力和温度影响下沥青混凝土水扩散细观特征研究

发布时间：2020-07-08 10:18

【摘要】：沥青路面在使用过程中会受到自然降水的不断影响,水分在沥青混凝土中扩散将引起其性能的衰变。动水压力使大量的降水快速侵入路面结构内部,同时环境温度的变化引起沥青混凝土力学性能的改变,诱发水损害等道路损坏。因此,准确分析沥青混凝土内部的水扩散情况,对了解密实性沥青混凝土的水损机理具有重要的现实意义。本文基于沥青混凝土的细观力学模型,采用有限元方法对水扩散的特征进行深入研究分析,本文主要研究工作如下:(1)利用数字图像技术,借助MATLAB软件实现程序化自动建模,将真实沥青混凝土二维结构转换为用于有限元计算的细观数值模型,进行水扩散细观分析。(2)建立不同扩散系数和不同级配下沥青混合料数值模型,分析其内部的水扩散规律,结果表明:扩散系数越大,水在其对应的沥青混凝土中的扩散速率越大,相同时间内的扩散深度就越大,扩散到沥青混凝土内部的水浓度也越大;胶砂扩散系数变化引起水扩散规律的差异比集料更显著;相同条件下,AC-沥青混合料较SMA-沥青混合料利于水分向内部扩散。(3)利用质量扩散及场变量更新方法(USDFLD)分析了温度及动水压力影响下的水扩散特征,结果表明:温度和压力越大,水扩散速率越快;压力和温度影响下水扩散后的平衡浓度会增大;压力对水扩散的影响程度高于温度的,温度历史作用对水扩散也有影响。(4)建立温度历史-干湿循环水扩散模型,模拟分析了干湿循环过程中水在沥青混凝土内部的扩散运动规律,结果表明:集料的扩散系数对干湿循环的影响不大;增加干湿循环的次数,会促进水分向沥青混凝土内部进一步扩散,干燥过程中水分向内向外同时扩散;温度历史作用下沥青混凝土表面水分的干燥速度较恒定温度作用更快。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414
【图文】：

图 1-1 路面损坏Fig.1-1 The damage of pavement的原因是多方面的且复杂的，尤其是车辆在沥青路生动水压力从而造成冲刷破坏，但国内学者对其研

4图 1-2 再生骨料混凝土内的水浓度场分布Fig.1-2 Distribution of water concentration in recycled aggregate concrete

图 2-1 线性灰度变换Fig.2-1 Linear grayscale transformation变换像特点，切片上图像主要由空隙的灰度级别部分，本文采用改良

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