沥青砂浆细观力学性能分析研究

论文摘要

沥青砂浆是由沥青和细集料共同组成的复合材料,其工程性质相当复杂。为了正确描述其工程性质,一个较好的出路就是从它的细观结构出发,通过试验研究分析其力学性能,并建立细观结构模型以模拟其力学性质。在这样的背景下,本文开展了研究工作,希望能够从细观层次上建立沥青砂浆的分析模型,为沥青砂浆细观分析提供一种分析方法和工具。首先,进行沥青砂浆配合比设计。沥青砂浆的级配根据规范推荐的细粒式AC-13混合料级配中值作为目标级配后去除AC-13中粗集料部分,细集料部分筛余百分率仍保持与AC-13中相同的比例。且设定在扣除粗集料后的沥青砂浆仍保持AC-13的沥青膜厚度,由AC-13级配确定的沥青用量扣除粗集料粘附的沥青后得到沥青砂浆的沥青用量。然后,研究沥青砂浆力学性能。通过单轴压缩蠕变试验分析不同集料组成和对沥青砂浆高温性能的影响,并采用Burgers模型模拟蠕变试验的应力-应变曲线得到四个粘弹性参数;其次,借助小梁弯曲试件试验研究沥青砂浆的低温性能。同时,论文采用灰熵法分析了各档集料和沥青含量对沥青粘弹性参数和低温性能影响的主次关系。最后,利用离散元理论所建立起来的PFC数值模型进行沥青砂浆单轴压缩试验模拟,并研究了模拟中的细观参数的选取对虚拟试验结果的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外对沥青混合料细观研究的现状
• 1.2.2 基于沥青混合料的离散元方法的发展现状
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 沥青砂浆的粘弹性理论和离散元理论
• 2.1 沥青砂浆的粘弹性理论
• 2.1.1 沥青砂浆的粘弹性性质
• 2.1.2 沥青砂浆的粘弹性本构模型
• 2.2 离散单元法的理论
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 接触模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 沥青砂浆的配合比设计
• 3.1 沥青材料的基本物理性质
• 3.2 集料的基本物理性质
• 3.2.1 矿粉填料的基本物理性质
• 3.2.2 细集料的基本物理性质
• 3.3 沥青砂浆配合比的确定方法
• 3.3.1 沥青砂浆级配的确定
• 3.3.2 沥青砂浆中沥青用量的确定
• 3.4 本章小结
• 第四章 沥青砂浆性能的试验研究
• 4.1 试验方案
• 4.2 单轴压缩蠕变试验
• 4.2.1 试验设备及方法
• 4.2.2 试件中各档集料用量的计算
• 4.2.3 试验结果分析
• 4.2.4 粘弹性模型分析
• 4.3 小梁弯曲试验
• 4.3.1 试验设备及方法
• 4.3.2 试件中各档集料用量的计算
• 4.3.3 试验结果分析
• 4.4 运用灰熵法分析集料和沥青含量对试验结果的影响
• 4.4.1 灰熵分析法理论
• 4.4.2 对单轴压缩蠕变试验结果的影响
• 4.4.3 对小梁弯曲试验结果的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 沥青砂浆单轴压缩虚拟试验研究
• 5.1 沥青砂浆单轴压缩虚拟试验
• 5.1.1 试件的生成
• 5.1.2 参数的选取
• 5.1.3 应力和应变的监测
• 5.1.4 虚拟试验结果
• 5.1.5 细观参数对虚拟试验的影响
• 5.2 本章小结
• 第六章 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间参加科研项目及公开发表的论文