瀝青混凝土路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)和水破壞研究.pdf

1、本文從細(xì)觀角度出發(fā)將瀝青混凝土視為集料、瀝青基質(zhì)和孔隙組成的三相復(fù)合材料，通過(guò)對(duì)瀝青混凝土水破壞的宏細(xì)觀試驗(yàn)，對(duì)瀝青混凝土水破壞進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了瀝青混凝土材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的建模，并對(duì)其水破壞過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。 通過(guò)定量分析瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化更好地掌握了水破壞機(jī)理。比較試件無(wú)水與飽水狀態(tài)下的疲勞破壞現(xiàn)象：在宏觀裂隙上無(wú)水為劈裂，飽水為剪裂；在細(xì)觀結(jié)構(gòu)上，無(wú)水疲勞破壞過(guò)程中瀝青基質(zhì)面積稍有增加，而飽水疲勞的瀝青基質(zhì)面積

2、明顯減小。反映出水破壞過(guò)程中瀝青從集料上剝落的過(guò)程，即從細(xì)觀層面上反映出了瀝青混凝土水破壞機(jī)理。且試件裂紋的演化、發(fā)展與其初始空隙分布和集料的長(zhǎng)軸取向密切相關(guān)。同時(shí)在試驗(yàn)過(guò)程中采用超聲波技術(shù)進(jìn)行瀝青混凝土的探傷研究。獲取瀝青混合料在載荷作用和環(huán)境影響后的損傷與聲速變化之間的關(guān)系，用試件斷面孔隙率變化來(lái)表征瀝青混凝土的損傷，試驗(yàn)結(jié)果表明瀝青混凝土損傷與超聲波速降低之間具有較好的指數(shù)關(guān)系；并采用超聲波技術(shù)檢測(cè)瀝青混凝土裂縫深度，為定量評(píng)價(jià)路

3、面早期損壞程度提供了依據(jù)。 本文還采用分形理論對(duì)混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度進(jìn)行了量化，即瀝青混合料斷面CT圖像不同的分形維數(shù)反映出斷面的復(fù)雜程度不同。采用細(xì)觀結(jié)構(gòu)分維值和孔隙率變化作為研究細(xì)觀缺陷演化的定量指標(biāo)，對(duì)瀝青混合料疲勞損傷演化過(guò)程進(jìn)行了研究，并得出相應(yīng)的損傷演化方程。 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文提出了一種考慮瀝青混凝土材料真實(shí)細(xì)觀結(jié)構(gòu)的二維數(shù)值分析方法，研究瀝青混合料在單軸壓縮下的破壞過(guò)程，模擬了瀝青混凝土材料從裂

4、紋的萌生、擴(kuò)展、貫通直到宏觀裂紋產(chǎn)生導(dǎo)致破壞的過(guò)程，模擬結(jié)果與CT試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，取得較好的模擬效果，表明建立的細(xì)觀模型可應(yīng)用于該材料的力學(xué)性能和破壞過(guò)程研究。在考慮孔隙水壓力后的水破壞數(shù)值模擬結(jié)果表明，瀝青混合料內(nèi)部裂紋的擴(kuò)展不僅與細(xì)觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，還受到孔隙水壓力的影響。飽水狀態(tài)下瀝青混合料內(nèi)部形成的裂縫過(guò)程區(qū)比無(wú)水狀態(tài)下形成的裂縫長(zhǎng)且發(fā)育得較寬，反映有水的條件下試件更易發(fā)生破壞，因而疲勞壽命大大縮短。在二維細(xì)觀模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)