瀝青混凝土路面細觀結構和水破壞研究.pdf

1、本文從細觀角度出發(fā)將瀝青混凝土視為集料、瀝青基質和孔隙組成的三相復合材料，通過對瀝青混凝土水破壞的宏細觀試驗，對瀝青混凝土水破壞進行了研究。在此基礎上實現(xiàn)了瀝青混凝土材料細觀結構的建模，并對其水破壞過程進行數(shù)值模擬。 通過定量分析瀝青混合料內部結構的變化更好地掌握了水破壞機理。比較試件無水與飽水狀態(tài)下的疲勞破壞現(xiàn)象：在宏觀裂隙上無水為劈裂，飽水為剪裂；在細觀結構上，無水疲勞破壞過程中瀝青基質面積稍有增加，而飽水疲勞的瀝青基質面積

2、明顯減小。反映出水破壞過程中瀝青從集料上剝落的過程，即從細觀層面上反映出了瀝青混凝土水破壞機理。且試件裂紋的演化、發(fā)展與其初始空隙分布和集料的長軸取向密切相關。同時在試驗過程中采用超聲波技術進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系，用試件斷面孔隙率變化來表征瀝青混凝土的損傷，試驗結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)關系；并采用超聲波技術檢測瀝青混凝土裂縫深度，為定量評價路

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

4、紋的萌生、擴展、貫通直到宏觀裂紋產生導致破壞的過程，模擬結果與CT試驗結果進行了對比分析，取得較好的模擬效果，表明建立的細觀模型可應用于該材料的力學性能和破壞過程研究。在考慮孔隙水壓力后的水破壞數(shù)值模擬結果表明，瀝青混合料內部裂紋的擴展不僅與細觀結構有關，還受到孔隙水壓力的影響。飽水狀態(tài)下瀝青混合料內部形成的裂縫過程區(qū)比無水狀態(tài)下形成的裂縫長且發(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。在二維細觀模型的基礎上，進