基于粘弹性的沥青混合料疲劳性能研究

发布时间：2017-07-14 07:14

  本文关键词：基于粘弹性的沥青混合料疲劳性能研究

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【摘要】：疲劳破坏是沥青混凝土路面损坏的主要形式,因此各国在设计沥青路面时都将疲劳开裂作为重要的控制性指标。研究人员为了更好的评价沥青混合料的疲劳性能,已研究开发了诸多试验方法。沥青混合料具有明显的粘弹性,材料本身的粘弹性质是会影响其疲劳性能的。而现有的研究结论并没有考虑材料属性的影响,无法从本质上揭示沥青混合料抗疲劳性能的优劣,存在一定的缺陷以及局限性。为此,挖掘材料本身粘弹特性对疲劳性能影响,从本质上找出影响材料疲劳失效的原因是十分必要的。针对上述问题,首先从对沥青混合料粘弹性贡献最大的胶浆出发进行研究。利用动态剪切流变仪DSR,对11种不同粉胶比和不同种类沥青制备得的沥青胶浆进行研究。先进行频率扫描试验,得到材料复数模量等无损粘弹参数,通过比较参数值的变化规律,分析材料粘弹性变化。建立主曲线,更加细致的研究粘弹性变化规律。以此为依据,再采用线性幅度扫描试验(LAS)获取沥青胶浆的累积损伤,基于粘弹性连续损伤模型VECD得到相应的损伤曲线并拟合,根据损伤特性对不同沥青胶浆的疲劳性能进行比较,确定不同胶浆的疲劳性能,为后文其对混合料影响的研究提供基础。研究了沥青混合料在静态荷载下的粘弹特性,结合Burgers模型建立静态本构方程,分析了材料瞬时弹性模量、粘弹比例系数等随材料配比、沥青用量、沥青种类不同的变化规律;又研究了动态荷载作用下沥青混合料的粘弹特性:通过动态模量试验,利用分析软件数学计算方法进行模型拟合,确定出动态模量、储存模量、相位角主曲线,对比分析可以表征沥青混合料的粘弹性的指标。最后,对不同沥青用量、不同沥青种类、不同矿料级配的沥青混合料进行劈裂疲劳试验,得到不同应力比下的疲劳寿命。在上述分析的基础上,结合提出的表征材料粘弹性的指标,明确材料固有属性对沥青混合料疲劳性能的作用,通过灰熵分析确定与混合料疲劳性能直接相关并可评价疲劳性能的材料粘弹性参数,确定粘弹性对疲劳性能的影响规律。本文探讨了沥青混合料粘弹属性对疲劳性能的影响,为沥青混合料疲劳性能的研究展示了新的思路和新的依据,为后续沥青混合料的设计提供很好的推动和借鉴作用。
【关键词】：沥青混合料 沥青胶浆 疲劳性能 粘弹性 疲劳寿命
【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】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究的目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 沥青胶浆性能研究11-12
• 1.2.2 沥青混合料粘弹性研究12-13
• 1.2.3 沥青混合料疲劳性能研究13-17
• 1.2.4 沥青混合料疲劳性能影响因素研究17
• 1.2.5 国内外研究综述分析17
• 1.3 论文研究的内容与技术路线17-20
• 1.3.1 论文主要研究内容17-19
• 1.3.2 技术路线19-20
• 第2章 基于粘弹性的沥青混合料疲劳性能试验方法研究20-33
• 2.1 试验材料的选择20-21
• 2.2 试验系统21-24
• 2.2.1 胶浆设备21-23
• 2.2.2 混合料试验设备23-24
• 2.3 试验方法24-28
• 2.3.1 频率扫描试验24-25
• 2.3.2 线性振幅扫描（LAS）试验25-26
• 2.3.3 混合料动态模量试验26-27
• 2.3.4 劈裂疲劳试验27-28
• 2.3.5 劈裂蠕变试验28
• 2.4 粘弹性损伤力学理论在疲劳中的应用28-32
• 2.4.1 粘弹性连续损伤力学（VECD）28-30
• 2.4.2 VECD在沥青材料疲劳中的应用30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 沥青胶浆粘弹性疲劳损伤研究33-47
• 3.1 试验材料及方案33-35
• 3.1.1 粉胶比的计算确定33-35
• 3.1.2 胶浆的制备35
• 3.1.3 试验方案35
• 3.2 胶浆粘弹性特征35-41
• 3.2.1 主曲线比较分析36-40
• 3.2.2 粘弹性指标比较分析40-41
• 3.3 沥青胶浆疲劳特性分析41-46
• 3.3.1 沥青胶浆LAS试验结果分析41-43
• 3.3.2 沥青胶浆疲劳性能分析43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 沥青混合料粘弹性能研究47-65
• 4.1 试验方案47-50
• 4.1.1 混合料的确定47-48
• 4.1.2 试件制备48-49
• 4.1.3 疲劳试验频率和试验温度的选取49
• 4.1.4 试验荷载控制模式的选取49-50
• 4.2 沥青混合料静态粘弹参数变化规律分析50-54
• 4.2.1 沥青混合料劈裂强度50-51
• 4.2.2 沥青混合料劈裂蠕变特性51-52
• 4.2.3 沥青混合料劈裂蠕变拟合分析52-54
• 4.3 沥青混合料动态无损粘弹参数变化规律分析54-63
• 4.3.1 动态模量影响分析54-58
• 4.3.2 基于主曲线沥青混合料粘弹行为研究58-61
• 4.3.3 混合料粘弹参数敏感性分析61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 基于粘弹性的沥青混合料疲劳性能65-78
• 5.1 沥青胶浆对混合料疲劳性能影响分析65-66
• 5.2 沥青混合料疲劳试验结果分析66-70
• 5.2.1 沥青用量对疲劳性能的影响66-68
• 5.2.2 沥青种类对疲劳性能的影响68-69
• 5.2.3 混合料级配对疲劳性能的影响69-70
• 5.3 基于粘弹性的沥青混合料疲劳评价70-77
• 5.3.1 粘弹性特征参数的选取70-74
• 5.3.2 特征参数与混合料疲劳性能的灰熵分析74-77
• 5.4 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果84-85
• 致谢85-86

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