水泥瀝青復(fù)合膠漿本構(gòu)模型及細觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、水泥瀝青復(fù)合砂漿是由水泥、瀝青、砂及多種外加劑膠結(jié)固化而形成的一種新型有機無機復(fù)合材料，目前主要應(yīng)用于高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)中，起到支撐、調(diào)節(jié)及減振三方面的作用。水泥瀝青復(fù)合膠漿是由水泥和瀝青構(gòu)成的復(fù)合結(jié)合料，其材料性質(zhì)將從根本上決定水泥瀝青復(fù)合砂漿的材料性能。同時水泥瀝青復(fù)合膠漿在道路養(yǎng)護及半柔性基層結(jié)構(gòu)中也有著廣泛的應(yīng)用。本文針對水泥瀝青復(fù)合膠漿的動態(tài)力學(xué)性能開展研究，結(jié)合粘彈性理論建立其本構(gòu)方程，分析水泥瀝青復(fù)合膠漿力學(xué)性能的影響因

2、素，并研究其力學(xué)性能的細觀機理。
　　基于粘彈性理論建立了描述水泥瀝青復(fù)合膠漿動態(tài)力學(xué)性能的本構(gòu)模型，確定了動態(tài)力學(xué)性能的實驗研究方法?；谌齾?shù)固體模型、分數(shù)導(dǎo)數(shù)模型、廣義Kelvin模型及“2S2P1D”模型，推導(dǎo)了描述水泥瀝青復(fù)合膠漿動態(tài)力學(xué)性能的本構(gòu)模型，采用復(fù)模量描述其動態(tài)力學(xué)行為。利用DMA(Dynamic Material Analysis)動態(tài)材料分析方法研究水泥瀝青膠漿的動態(tài)力學(xué)性能，確定了相關(guān)的試驗條件。

3、>　　基于CAM模型分析了水泥瀝青復(fù)合膠漿的動態(tài)力學(xué)性能，并研究了瀝青水泥質(zhì)量比（A/C比）及溫度對其動態(tài)力學(xué)性能的影響。在動態(tài)力學(xué)性能實驗研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合時溫等效原理得到了不同基準溫度下的主曲線，通過CAM模型對主曲線進行了回歸分析。結(jié)合CAM模型分析了A/C比及溫度對水泥瀝青復(fù)合膠漿的復(fù)模量、相位角及溫度敏感性的影響。CAM模型能夠較好的擬合水泥瀝青復(fù)合膠漿的動態(tài)力學(xué)性能，水泥瀝青復(fù)合膠漿的力學(xué)性能受溫度、A/C比及加載頻率的影響

4、顯著，表現(xiàn)出較強的粘彈性特性。
　　基于動態(tài)力學(xué)性能實驗，建立了水泥瀝青復(fù)合膠漿的動態(tài)本構(gòu)方程，對比分析了不同本構(gòu)方程的適用性。分別采用三參數(shù)固體模型、廣義Kelvin模型、三元件分導(dǎo)模型及“2S2P1D”等粘彈性本構(gòu)模型對復(fù)合膠漿儲存模量主曲線進行擬合，進而得到其本構(gòu)方程。對比分析了A/C比及溫度對本構(gòu)模型參數(shù)的影響規(guī)律，分析了水泥瀝青復(fù)合膠漿的力學(xué)性能隨A/C比及溫度的變化規(guī)律。通過本構(gòu)方程對水泥瀝青復(fù)合膠漿損耗模量及相位角進

5、行了預(yù)測，通過與實驗結(jié)果的對比，分析了不同本構(gòu)模型的適用性。
　　在實驗研究的基礎(chǔ)上，建立了水泥瀝青復(fù)合膠漿的細觀結(jié)構(gòu)模型，分析了其宏觀力學(xué)性能差異的細觀機理。采用SEM、MIP及粒度分析實驗分別分析了不同A/C復(fù)合膠漿的表觀形態(tài)、孔結(jié)構(gòu)及水泥水化產(chǎn)物顆粒粒徑，提出了復(fù)合膠漿細觀結(jié)構(gòu)模型，并將其劃分為水泥基復(fù)合膠漿及瀝青基復(fù)合膠漿兩種類型。分析了細觀結(jié)構(gòu)變化對復(fù)合膠漿力學(xué)性能的影響，提出了復(fù)合膠漿瀝青膜厚度的計算方法，結(jié)合體積參數(shù)