基于細觀結(jié)構(gòu)的瀝青混合料界面開裂特性研究.pdf

1、為了提高道路使用性能，以及符合環(huán)保理念的現(xiàn)代交通發(fā)展模式，橡膠粉（CR）改性瀝青混合料被廣泛應用于高等級道路建設中。然而隨著CR改性瀝青混合料路面服役時間的增長，不可避免的出現(xiàn)各種病害，其中路面開裂是道路病害的主要形式之一，裂縫的形成嚴重影響著道路使用性能及使用壽命，因此對瀝青路面的開裂機理及裂縫的擴展規(guī)律研究，進而提出防治措施具有重要意義。
　　由于瀝青混合料屬于多相復合材料，且具有各向異性的復雜特性?；诰S象原理的常規(guī)宏觀試驗

2、只能建立瀝青混合料宏觀特性與路用性能的關聯(lián)，而路面宏觀裂縫的產(chǎn)生是由細觀損傷發(fā)展而來，因此宏觀試驗不能從根本上對裂紋產(chǎn)生機理及裂縫擴展規(guī)律進行探究，對各組成相間的相互作用及行為本質(zhì)進行研究必須從細觀結(jié)構(gòu)出發(fā)。本文采用數(shù)字散斑相關方法（Digital Speckle Correlation Method，簡稱DSCM）結(jié)合內(nèi)聚力模型（Cohesive Zone Mode，簡稱CZM）數(shù)值模擬，由細觀結(jié)構(gòu)出發(fā)對CR改性瀝青混合料界面裂紋產(chǎn)生

3、機理及裂縫擴展規(guī)律等開裂特性進行分析研究。
　　對原樣以及經(jīng)長期溫度老化、水溶液凍融循環(huán)和鹽溶液凍融循環(huán)后的預切口CR改性瀝青混合料進行半圓試件彎拉試驗（Semi-Circular Bending簡稱SCB），結(jié)合DSCM對加載過程中試件的變形場進行分析，利用Vic-3D圖像處理軟件對加載過程采集的散斑圖像進行處理，得到試件表面裂縫隨著荷載變化的位移場和應變場及其演化過程。
　　針對瀝青混合料（由集料、瀝青膠漿以及界面組成）

4、復雜表面特征，采用數(shù)字圖像技術進行處理。利用CCD攝像機對半圓試件表面信息進行采集；通過Image-Pro Plus-6（IPP6）圖像處理軟件對試件進行灰度處理、灰度直方圖調(diào)整、圖像增強、濾波、去噪、圖像銳化以及圖像邊緣提取等操作；利用R2V對處理圖像進行矢量化，從而實現(xiàn)對瀝青混合料瀝青砂漿與集料的分離與提取；結(jié)合有限元分析軟件ABAQUS完成半圓試件的二維重構(gòu)。
　　對于集料與瀝青砂漿接觸界面的細觀特性，建立CR改性瀝青混合料

5、界面細觀CZM模型，通過SCB試驗獲取CZM模型斷裂參數(shù)，單軸壓縮蠕變試驗獲取瀝青砂漿的粘彈性參數(shù)。對預切口CR改性瀝青混合料半圓試件CZM模型進行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬得到的試件裂縫擴展路徑、水平位移場、豎向位移場以及應變場等與DSCM試驗結(jié)果對比分析，驗證CZM模型模擬結(jié)果的可靠性。通過CZM模型對瀝青混合料界面開裂影響因素進行研究；通過對瀝青混合料不同裂縫應力強度因子進行計算，對裂縫擴展影響因素進行研究；依據(jù)裂縫影響因素設計并完成對

6、預切口瀝青混合料半圓試件裂縫擴展路徑的預測。
　　結(jié)合DSCM與CZM模型，從細觀結(jié)構(gòu)出發(fā)對CR改性瀝青混合料界面裂紋產(chǎn)生與擴展特性進行研究。通過水平應變與水平應力對瀝青混合料開裂過程中不同組成相的變形特性以及裂縫演變過程進行分析；通過水平位移變化速率與水平應變對瀝青混合料開裂受外界環(huán)境因素的影響規(guī)律進行分析；分析了裂縫擴展過程中擴展速率的影響因素；對無預切口瀝青混合料半圓試件進行有限元內(nèi)聚力模型數(shù)值模擬，并對模擬結(jié)果進行可行性分