沥青材料损伤自愈合特性多尺度表征及其发射诊断识别

发布时间：2021-11-27 06:23

　　沥青混合料是一种复杂的多相复合材料,其损伤自愈能力对沥青路面使用寿命有着重要影响。针对沥青混合料损伤及自愈行为缺乏有效的研究手段的现状,本文提出从多尺度角度揭示沥青损伤自愈机理,并利用声发射技术动态感知沥青及其混合料损伤及自愈演化规律。首先,通过多尺度方法从宏观流变性能、微观形貌特征测试和微观成分组成分析揭示沥青混合料的内在愈合机理,量化其损伤自愈能力;其次,开发表征沥青混合料粘附型破坏与粘聚型破坏测试装置,挖掘两种破坏过程中的声发射信号特征;再次,分析沥青混合料损伤演化过程力学行为与声发射行为规律,在构建沥青混合料粘附与粘聚型两种破坏模式的声发射判别标准的基础上,将K-means和SVM方法相结合,对声发射信号进行模式识别,实现对沥青混合料在荷载作用下损伤模式的精确诊断和识别;最后,利用声发射参数实现对沥青混合料自愈合特性的表征,以累积能量参数构建评价沥青混合料自愈合性能评价指标,并探讨温度的影响规律。研究表明,沥青粘结剂在疲劳微裂纹产生与扩展阶段,软化点温度可使沥青粘结剂充分发挥自愈能力,一旦进入宏观失效破坏阶段,温度的提高并不能使其力学性能完全恢复,同时基于耗散能建立的自愈指标能... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

沥青路面病害图

绪论4图1.2疲劳开裂愈合三阶段示意图Smith等[7]根据Phillips所提出的三阶段研究发现其中第一阶段会导致材料刚度的快速恢复，而另外两个阶段会导致模量和强度的缓慢提升。Su等[8]等人通过荧光显微镜观察到愈合过程中的分子扩散现象。Ding等[9]利用分子动力学（MD）模拟基质沥青和老化沥青之间的分子扩散，结果表明沥青中的扩散能力是由沥青中的大分子决定的，同时还发现扩散的速率不仅与自身分子链结构有关，而且还与受体分子性质有关联。Sun等[10]利用分子动力学模拟愈合过程的分子扩散过程，并验证了该理论的适用性。分子扩散愈合理论从界面分子运动层面，通过表面接近润湿到分子扩散重排两大方面解释了自愈发展过程，此种模型适用于分子结构排列较为规则的聚合物材料的裂纹自愈合，但对于分子结构极为复杂的沥青来说，该模型的适用性还有待进一步的验证。在毛细扩散理论方面。Garcia等[11]通过感应加热对密实型沥青混凝土受损试样进行修复试验，研究发现密实型沥青混凝土的愈合率随着温度的升高而增加，愈合恢复取决于沥青通过裂缝的毛细管流动。同时Menozzi等[12]通过感应加热的方式来提高沥青材料自愈能力时，发现当温度达到阈值温度以上时沥青因为毛细作用开始流动并填充裂缝相互扩散使其愈合，更加确定了毛细作用理论的适用性。Sun等[13]采用荧光显微镜（FM）和图像处理技术在已建立的毛细扩散理论的基础上，建立模型区分沥青自修复过程中的润湿愈合阶段和分子扩散愈合阶段，并根据裂缝面积的变化情况提出

沥青疲劳损伤阶段特征及其自愈合行为研究21a)原样沥青粘结剂b)RTFOT老化沥青粘结剂c)PAV老化沥青粘结剂图2.4沥青粘结剂模量与耗散能随荷载作用变化曲线值得一提的是，三种老化程度沥青粘结剂RDEC曲线的第二个转折点分别对应


本文编号：3521721