改性沥青混合料界面力学特性试验研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20121100247硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：道路与铁道工程论文题目：改性沥青混合料界面力学特性试验研究英文题目：Studyontheinterfacialmechanicalcharacteristicsofmodifiedasphaltmixture学生姓名：胡江三导师姓名：王岚（教授）二○一五年四月I内蒙古工业大学硕士学位论文II内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着公共基础设施的不断完善，我国的道路建设事业也取得了长足的发展。沥青路面因

2、其良好的路用性能已成为国内外公路及市政道路建设最重要的路面类型。同时，国内外相关学者纷纷致力于对沥青、沥青混合料、沥青路面病害等课题的研究，研究成果层出不穷。沥青路面的开裂本质即沥青混合料中粗骨料与胶结料的粘结失效，为了更细致地讨论混合料开裂过程中的界面区域的力学特性变化，本文基于数字图像相关技术的理论，利用半圆弯曲试验，从细观尺度讨论了两种常用沥青路面面层材料SBS改性沥青混合料与胶粉改性沥青混合料在裂纹的起裂与发展过程中变形场的变化特征和力学性能，并分析了温度老化、紫外线光照老化、水冻融循环、盐溶液冻融循环对

3、两种材料在破坏过程中变形场及力学性能的影响。通过对VIC-3D数据及电镜扫描图像的分析得出，沥青混合料试件可分为沥青砂浆、界面区、粗集料三部分研究，其中界面区属于试件的最薄弱部分，裂纹的起裂与宏观裂纹的发展均沿界面区进行；宏观裂纹的发展包括微裂纹的起裂与发展贯通至宏观裂纹两个过程，老化主要影响了改性沥青的性质，冻融循环主要影响界面区的性质，两者均使微裂纹发展为宏观裂纹的时间缩短、宏观裂纹的形成提前。利用断裂能密度FE和断裂韧性Jc作为参数来评价SBS改性沥青混合料和胶粉改性沥青混合料的断裂性能，所得结果趋势相同，

4、证明了这两个参数的可行性；胶粉改性沥青混合料试件及在紫外线老化、温度老化、水冻融循环、盐溶液冻融循环四种环境下试件的FE及Jc均大于对应的SBS改性沥青混合料试件，且经四种环境作用后的变化程度小于SBS沥青混合料试件，证明胶粉改性沥青混合料力学性能受环境影响程度较小，且具有更好的低温抗裂性能；紫外线老化对沥青混合料试件力学性能的影响最大，其余依次为温度老化，盐溶液冻融循环，水冻融循环。此外，基于内聚力模型的原理对室内试验的试件进行建模，并利用经验公式推导出相应的粘弹性参数，用ABAQUS有限元软件对沥青混合料试件

5、的破坏过程进行模拟。结果表明，数值模拟结果与试验结果相近，利用有限元的模拟可以对试验结果进行验证及预测。关键词：沥青混合料，界面，老化，冻融循环，数字图像相关III内蒙古工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeconstantimprovementofpublicinfrastructure,theroadconstructionofourcountryhasmadegreatdevelopmentinthenewcentury,asphaltpavementhasbecomethemostimport

6、anttypeofpavementforhighwayandmunicipalroadconstructionathomeandabroadbecauseofitsgoodroadperformance.Atthesametime,scholarsbothathomeandabroadhavedevotedtotheresearchofasphalt,asphaltmixtureandasphaltpavement,andtheresearchresultsalsoemergeinendlessly.Basedo

7、nthedigitalimagecorrelationtechnique,inthispaper,itdiscussedtwocommonasphaltpavementlayermaterials-theSBSmodifiedasphaltmixtureandtherubberpowdermodifiedasphaltmixtureintheprocessofcrackfractureanddevelopmentcharacteristicsandmechanicalpropertiesofthechangeof

8、strainfieldfrommeso-scaleusingindoortest,andalsoanalyzedtheeffectoftemperatureaging,ultravioletlightaging,waterfreezingandthawingcycle,saltsolutionfreeze-thawonthedeformationandmechanical