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基于弱边界层理论的灌缝胶失效机理研究
| 论文题名： | 基于弱边界层理论的灌缝胶失效机理研究 |
| 关键词： | 公路路面;灌缝胶;失效机理;裂缝壁;粘附性能;弱边界层理论 |
| 摘要： | 目前，灌缝修补是我国处理裂缝病害的一种有效、简捷且广泛的维修方法。由于在恶劣自然环境及复杂交通荷载的多重耦合作用下，灌缝胶在路用服役中极易出现早期失效现象。经过长期的实际路面状况调查和室内试验研究，发现灌缝胶的粘附性失效是最典型的失效形式，所占比例达80％以上，严重影响了路面的使用性能，缩短了道路的使用寿命，浪费了大量的人力和物力。因此，有必要对灌缝胶的失效机理进行研究。主要研究内容如下： 首先，根据东北地区的实际路面调查和室内研究，发现粘附性失效是灌缝胶最典型的失效形式，根据失效界面的断裂形式，发现界面弱边界层的存在是灌缝胶粘附性失效的直接原因。在现有试验夹具的基础上，设计新夹具，并提出灌缝胶/裂缝壁界面粘附性能的评价方法。 其次，分析裂缝壁特性及所处的外界环境对灌缝胶失效的影响。研究表明：裂缝壁粘结面的孔隙率和孔隙尺寸对灌缝胶/裂缝壁界面上弱边界层的存在和灌缝胶的失效有直接影响；灌缝胶所处的外界温度过低、长期浸水或内部掺入砂石杂质时，都会影响灌缝胶/裂缝壁之间的粘附作用，导致界面处的灌缝胶断裂而引起失效。 再次，设计合理的制备工艺自制性能不同的灌缝胶，分析灌缝胶各内部成分对失效的影响。研究表明：SBS改性剂和橡胶粉对灌缝胶的失效有重要影响，其中橡胶粉的影响较大。当橡胶粉含量过多或尺寸过大时，灌缝胶/裂缝壁界面处的灌缝胶发生组分分离并形成弱边界层，导致界面处的灌缝胶断裂而引起失效。 最后，根据灌缝胶/裂缝壁粘附性能的影响因素，基于弱边界层理论分析灌缝胶的失效机理，并提出界面粘附性能的改善措施。其中，通过选择性能满足温度要求的灌缝胶、选择合理的开槽方式、灌缝胶表面涂一层粘结性能良好的防水材料、保证裂缝内部无任何杂质等措施改善灌缝胶/裂缝壁的粘附性能。 |
| 作者： | 董岩岩 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 曹丽萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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