沥青—集料界面粘结性能影响机制研究

发布时间：2017-03-30 16:13

  本文关键词：沥青—集料界面粘结性能影响机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,我国沥青路面早期损坏严重,如松散、剥落、坑槽等破坏现象层出不穷,极大的降低了沥青路面的行车舒适性和使用寿命。众所周知,这些破坏现象与沥青与集料之间的粘结与粘附性能密切相关,且往往从最薄弱的界面相环节开始发生,界面相性能的优劣无疑成为制约沥青混合料整体性能的关键。因此,研究沥青与集料之间在外部作用下的界面相行为及其破坏规律对解决沥青路面的早期破坏显得尤为必要。本文从沥青混合料的基本结构入手,在通过分析现有的沥青混合料界面行为研究成果的基础上,对沥青与集料界面的粘结行为和破坏机理进行了研究,主要内容如下：首先,对目前有关沥青与集料界面相的研究进行了全面概述,介绍了现有的有关沥青与集料之间的影响因素及其作用机理、粘附机理、评价方法及相关试验手段等,并详细描述了沥青混合料的粘弹性特性及力学特征。基于前人的研究成果,确定本文的试件类型及试验方法,并采用自制的加载装置成型试件,为后续试验研究做好准备。其次,利用自行设计的剪切夹具对两种不同试件进行剪切试验,获得了沥青-集料试件在不同加载速率及不同温度条件下的力-变形全曲线。结果发现力-变形全曲线在25℃时出现双波峰现象,且随着加载速率的增加,双波峰现象越明显；对抗剪强度随加载速率和温度的变化规律进行分析,结果表明：集料形貌对界面抗剪强度影响很大；温度一定时,抗剪强度随加载速率的增加而增大；加载速率一定时,抗剪强度随温度的升高而降低；加载速率影响因子和温感因子可为考虑集料性质在内的沥青混合料的敏感性分析提供评价指标。最后,从能量变化的角度对沥青-集料界面剪切破坏机理进行研究,引入剪切能量的概念,并分析了剪切能量随温度和加载速率的变化关系。结果表明：对于同种试件,剪切能量与抗剪强度变化规律一致,即随着加载速率的增加而增大,随着温度的升高而降低；对于两种不同的试件,在温度低于40℃,界面完全破坏情况下,抗剪强度与剪切能量的变化规律则出现了反常,表明仅用抗剪强度来表征沥青-集料界面抵抗破坏的能力具有一定的局限性；剪切能量为表征材料抵抗破坏的能力提供了新的评价指标,试验简单,易于获取。
【关键词】：沥青-集料 界面 抗剪强度 敏感性因子 剪切能量
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 研究背景及意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-21
• 1.2.1 沥青与集料的界面结构研究17-18
• 1.2.2 沥青与集料界面性能影响因素及作用机理18-21
• 1.2.3 沥青与集料之间界面能的研究21
• 1.3 主要研究内容与技术路线21-23
• 1.3.1 研究目的21-22
• 1.3.2 研究内容及技术路线22
• 1.3.3 技术难题及解决方案22-23
• 2 沥青混合料的力学特性23-31
• 2.1 沥青混合料的粘弹性特性23-25
• 2.1.1 粘弹性材料的特性23-24
• 2.1.2 沥青混合料的粘弹性特征24-25
• 2.2 沥青与集料界面粘附性25-30
• 2.2.1 沥青与集料界面粘附性理论25-28
• 2.2.2 沥青与集料粘附作用评价28-29
• 2.2.3 沥青与集料粘结与粘附试验方法29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 加载速率对沥青-集料界面力学性能的影响31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 剪切试验31-37
• 3.2.1 界面层的确定原则32
• 3.2.2 试验系统的确定32-33
• 3.2.3 试验仪器33-35
• 3.2.4 原材料性能35
• 3.2.5 试件制备35-37
• 3.2.6 力学性能测试37
• 3.3 试验结果与分析37-40
• 3.3.1 加载速率对沥青-集料界面剪切性能的影响分析37-39
• 3.3.2 加载速率对抗剪强度的影响39-40
• 3.4 加载速率对沥青-集料界面力学性能影响分析40-42
• 3.4.1 抗剪强度与加载速率回归分析40-41
• 3.4.2 加载速率影响因子41-42
• 3.5 沥青-集料界面剪切性能影响机理分析42-43
• 3.5.1 粗糙度对抗剪强度的影响42
• 3.5.2 加载速率对抗剪强度的影响42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 温度对沥青-集料界面力学性能的影响44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 沥青感温性评价指标44-46
• 4.3 不同温度下沥青-集料试件界面剪切试验46
• 4.4 试验结果及分析46-48
• 4.4.1 温度对沥青-集料界面剪切性能的影响分析46-48
• 4.4.2 温度对抗剪强度的影响48
• 4.5 试验结果分析48-51
• 4.5.1 抗剪强度与温度回归分析48-49
• 4.5.2 温感因子49-51
• 4.6 温度对沥青-集料界面剪切性能影响机理分析51-52
• 4.6.1 高温对界面剪切性能的影响51
• 4.6.2 低温对界面剪切性能的影响51
• 4.6.3 抗剪强度的温度敏感性51-52
• 4.7 试件开裂断面形貌及分析52-53
• 4.8 本章小结53-54
• 5 加载速率和温度对沥青集料界面剪切能量的影响分析54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 沥青-集料界面剪切机理分析54-55
• 5.3 剪切能量影响因素分析55-61
• 5.3.1 加载速率对剪切能量的影响规律56-58
• 5.3.2 温度对剪切能量的影响规律58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 结论与展望62-65
• 6.1 主要结论62
• 6.2 主要创新点62-63
• 6.3 值得进一步研究的问题63-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间的科研成果70

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