基于细观力学的沥青混合料黏弹性能研究 毕业论文

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1、分类号密级UDC单位代码10151基于细观力学的沥青混合料黏弹性能研究指导教师职称教授/博导副教授/博士学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学硕士学科（专业）道路与铁道工程论文完成日期2011.5答辩日期2011.6答辩委员会主席StudyonViscoelasticPropertiesofAsphaltMixturesBasedonMicromechanicsAThesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegr

2、eeofMasterofEngineeringbyWangZhichen(HighwayandRailwayEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorZhaoYinghuaAssociateProfessorGuoNaishengJune2011大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文“基于细观力学的沥青混合料黏弹性能研究”。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明

3、确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘

4、版）电子杂志社）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研究所）等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密□在年解密后适用本授权书。不保密□（请在以上方框内打“√”）论文作者签名：导师签名：日期：年月日中文摘要摘要传统的沥青混合料设计和研究多局限于采用表象和经验法来分析宏观指标和路用性能的关系，忽略了复杂的内部微细观结构，难以揭示材料变形和破坏的物理机理。沥青混合料为典型的黏弹性材料，其黏弹性能与路用性能密切相关。本文将沥青混合料视为多相复合材料，基于细观力学理论研究沥青

5、混合料的组分材料性能和内部结构特征对其黏弹性能的影响。首先，通过蠕变试验和动态模量试验分析了沥青混合料及沥青砂浆的黏弹性能变化规律，并对其影响因素进行探讨。其次，应用复合材料细观力学理论，对Hashin复合球模型进行改进和简化，并根据黏弹性对应原理，建立了沥青混合料黏弹性能的细观力学模型。该模型将沥青混合料视为由粗集料和空隙夹杂相镶嵌于沥青砂浆基体而成的三相复合材料，且考虑了集料尺寸、级配组成和各组分相力学性能的作用。应用该模型对沥青混合料的蠕变和松弛性能进行预测，分析了各组分相性能和集料级配对其黏弹性能的影响，并将预测结果与试验结果进行

6、比较分析。结果表明，两者之间存在一定的误差，而产生此误差的原因可归结为模型的基本假设与真实结构的差异，以及未能准确表征各组分相间的相互作用。据此，提出中间过渡层(ITL)的存在性，以此对模型进行修正，修正后模型的预测结果与试验结果较为一致。此外，本文对橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能进行了研究，通过蠕变试验和动态模量试验分析了橡胶颗粒掺量对沥青混合料黏弹性能的影响，并对橡胶颗粒的作用机理进行了探讨。研究结果表明，该种类型的沥青混合料具有良好的低温松弛性能，但高温蠕变性能较差，由此确定合理的橡胶颗粒掺量值为2%。基于Mori-Tanaka方法建

7、立了橡胶颗粒沥青混合料黏弹性能的细观力学模型，应用试验结果对模型的预测精度进行验证分析。关键词：黏弹性；沥青混合料；细观力学；沥青砂浆；橡胶颗粒英文摘要AbstractTraditionaldesignandresearchfocusedontherelationshipbetweenmacroindexandperformanceofasphaltmixturesthroughphenomenologicalandexperientialmethods,whichisdifficulttorevealphysicalmechanismo

8、fmaterialdeformationanddistress.However,themicrostructureofasphaltmixturesisfarmorecomplicated.A