粗集料形狀對(duì)HMA性能影響的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、瀝青混合料是由礦質(zhì)集料、瀝青膠結(jié)料和空隙組成的典型多相復(fù)合體材料,其宏觀性質(zhì)十分復(fù)雜。從微觀角度看,瀝青混合料以粗細(xì)集料顆粒作為剛性固體、瀝青材料為膠結(jié)體,并且集料體積約占瀝青混合料總體積的90％,集料顆粒之間會(huì)產(chǎn)生嵌擠、摩擦作用,因此集料各組分的物理力學(xué)性質(zhì)、幾何形態(tài)及其它們之間的相互作用必然對(duì)瀝青混合料的力學(xué)性質(zhì)有著很大的影響。鑒于此,本文著重開展對(duì)集料幾何形態(tài)的研究。 粗集料的形狀特征包括輪廓形狀、棱角性和表面紋理,輪廓形

2、狀反映了顆粒的針片狀程度,棱角性體現(xiàn)出顆粒輪廓上棱角的突出程度,而表面紋理則反映了顆粒表面的粗糙程度,國(guó)內(nèi)外最近的研究成果均表明三者對(duì)于瀝青混合料乃至瀝青路面的性能都有著重要的影響。當(dāng)前測(cè)定集料形狀特征的試驗(yàn)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且結(jié)果比較主觀,導(dǎo)致集料形狀對(duì)混合料性能的影響機(jī)理至今仍不明朗。 為了能對(duì)集料的形狀特征進(jìn)行快速、客觀和準(zhǔn)確的測(cè)定,本文首先分析了粗集料和瀝青混合料圖像的特征,并選擇了有效的數(shù)字圖像處理和識(shí)別算法,在評(píng)價(jià)現(xiàn)有集

3、料形狀特征圖像分析方法的基礎(chǔ)上,運(yùn)用聚類分析篩選出了最有效的量化指標(biāo),并編制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序。 其次,開展了室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)研究粗集料形狀特征對(duì)瀝青混合料宏觀性能的影響。通過(guò)選定形狀特征不同的五組石灰?guī)r粗集料及SBS改性瀝青膠結(jié)料,運(yùn)用馬歇爾試驗(yàn)方法成型AC-13型級(jí)配的試件,進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量、車轍試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)和間接拉伸試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析了粗集料形狀影響混合料高溫穩(wěn)定性、永久變形特性、疲勞特性以及低溫抗裂性能的作用機(jī)理。