基于局部等效材料參數(shù)的瀝青混合料細微觀力學行為研究.pdf

1、瀝青混合料是由具有復雜表面特性的集料、復雜流變行為的瀝青膠漿以及隨機分布的空隙所組成的混合物,其各組分的微觀結構與細觀分布特性影響混合料宏觀力學性能。需要注意的是,現(xiàn)今瀝青混合料設計方法多采用唯象原理,即建立瀝青混合料宏觀力學指標與其路用性能間的關系,并未考慮微細觀尺度特性對其宏觀性能的影響。另一方面,目前的瀝青路面結構設計方法主要基于連續(xù)介質(zhì)力學以及層狀彈性理論,瀝青混合料隨溫度、加載速率等因素復雜多變的材料屬性及其微細觀特性對宏觀性

2、能的影響未得到體現(xiàn)。可以看出,從瀝青混合料的材料設計到瀝青路面結構設計,均未考慮瀝青混合料的微觀結構及細觀分布特性,導致設計與實際生產(chǎn)脫節(jié)。因此,有必要研究瀝青混合料微細觀的非均勻特性,用以建立瀝青混合料各組分細觀結構參數(shù)與宏觀性能間的聯(lián)系。
　　首先,通過室內(nèi)試驗獲取瀝青混合料原材料基本性質(zhì),確認所選用材料性能滿足規(guī)范要求。不考慮空隙分布特性,將瀝青混合料劃分為二組分(瀝青砂漿和粗集料);基于靜壓回彈模量和靜態(tài)蠕變試驗,獲取砂漿

3、的材料參數(shù);運用數(shù)字圖像處理技術,得到不同級配剖面的二值圖像,提取并分析粗集料特征指標。
　　其次,考慮集料與瀝青接觸界面的微觀特性,建立瀝青混合料界面微觀結構模型;設計室內(nèi)拉拔試驗,獲得內(nèi)聚力模型以及擴展有限元損傷參數(shù),對比分析不同級配界面內(nèi)聚力模型模擬結果;結合虛擬裂紋閉合技術的擴展有限元分析,研究混合料細微觀結構分布特性對界面和砂漿抗裂性能影響規(guī)律。
　　最后,基于有限元數(shù)值模擬技術,分析不同級配瀝青混合料的細觀非均勻

4、分布特性;針對細觀結構二組分材料性質(zhì)差異巨大的特點,采用移動窗口技術和局部等效的材料參數(shù)法,實現(xiàn)瀝青混合料細觀結構的均勻化;而后,通過數(shù)字散斑相關方法和有限元模擬分析,驗證局部等效細觀結構方法的合理性;采用復合材料自相關函數(shù)提取混合料細觀結構參數(shù),通過不同級配混合料細觀分布的有限元分析,建立原始細觀結構和等效模型間關系,并分析細觀結構參數(shù)和混合料抗拉、抗壓、抗剪切性能間的聯(lián)系。
　　本文嘗試進行瀝青混合料不同尺度域的力學行為研究,