沥青—集料界面粘脱滑移特征行为及细观粘弹蠕变性能研究

发布时间：2020-05-18 21:16

【摘要】：沥青混合料是铺面工程材料中最常用的筑路材料,它由集料、沥青和空隙、沥青-集料界面等部分组分,其中沥青-集料界面间的接触是整体结构强度和稳定性最薄弱环节。本文以沥青-集料界面为主要研究对象,首先,在自主研发的沥青-集料界面加载测试系统基础上,采用斜剪和直剪的方式,探讨了集料粗糙度、沥青老化、温度、加载速率集料类型、法向应力等因素对沥青-集料界面粘结强度以及剪切滑移全过程的影响规律,提出了沥青-集料界面性能评价应综合考虑强度指标和能量指标;其次,利用测试系统定量感知了沥青-集料界面的应力传荷与粘脱滑移过程,建立了沥青-集料界面的粘脱滑移本构模型,通过对模型参数与影响因素间的灰色关联度分析表明,老化对于界面模型参数的影响关联度最大,加载速率、温度、法向应力、粗糙度等参数对界面的影响依次减小;最后,基于沥青-集料界面粘脱滑移本构模型,建立了考虑界面效应的沥青混合料细观有限元数值模型,开展了小梁蠕变试验数值模拟,并进行室内试验验证,探讨了粗集料级配、棱角特性和弹性模量、空隙率以及沥青-集料界面参数等因素对于沥青混合料蠕变性能的影响规律。研究表明,沥青砂浆-集料界面对于混合料的力学行为影响显著,界面断裂能和粘结强度越大,界面的抗裂性能以及混合料抵抗永久变形能力也越强。中粒式级配沥青混合料蠕变性能优于细粒式沥青混合料,粗集料的棱角性指数越大,沥青混合料抵抗变形的能力越好。在悬浮密实型沥青混合料中,随着空隙率的增大,蠕变变形量逐渐增大,同时空隙率过大容易导致界面开裂。研究成果从细观力学层次上刻画了沥青-集料界面损伤破坏全过程,可为沥青混合料复杂力学行为分析提供理论支持,为细观层次上的沥青混合料的优化设计提供了新思路,具有重要的学术意义和实用价值。
【图文】：

研宄显示，随着放大倍数的增加，可以观察到更多的沥青－集料界面区域逡逑的细节，如微孔隙、沥青和集料表面的微裂缝、沥青－集料界面的完好粘结和弱逡逑粘结等特征，如图１．１所示。沥青－集料界面区域的结构在很大程度上取决于沥青逡逑的材料特性。邵显智Ｈ利用ＳＥＭ研宄了沥青在矿粉表面的浸润情况及矿粉的表面逡逑构造，分析了不同种类、细度和掺配比例矿粉的沥青－集料界面粘结机理。结果逡逑表明，当矿粉表面完全浸入沥青之中时，粘结性最好。当界面存在起伏不平的褶逡逑皱或孔隙时，粘结性则次之，褶皱和孔隙越多，粘结力越小，进而为从微观角度逡逑解释沥青胶浆的路用性能提供了新视角。逡逑近年来，，原子力显微镜（ＡＦＭ）在沥青结构检测中的应用越来越多，可对逡逑材料在微观尺度下进行物理性质探测，分析不同集料的表面纹理，沥青的表面状逡逑态，从纳观角度分析矿料种类、表面细度和参量对沥青－矿粉界面的影响规律。逡逑易军艳等Ｋ１采用ＡＦＭ技术采集和分析了不同类型的沥青与矿料表面的形貌特征，逡逑结果显示

基于这个观点，沥青混合料作为一种非均质复合材料，其宏观层次上复杂的逡逑力学行为应是其细观、微观组成与结构的体现。根据沥青混合料的内部结构，沥逡逑青混合料力学行为研究可以划分为宏观、细观、微观三个不同的层次，如图１．３逡逑所示。逡逑逦？细观层次逡逑—？宏观层次Ｉ￣？微观层次逡逑图１．３沥青混合料多尺度结构层次＿逡逑①
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

【参考文献】

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本文编号：2670319