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沥青-集料的剪切力学行为及其破坏机理研究
| 论文题名： | 沥青-集料的剪切力学行为及其破坏机理研究 |
| 关键词： | 公路路面;沥青混合料;剪切力学行为;失效机理;使用寿命 |
| 摘要： | 沥青混合料广泛应用于高速公路、机场、桥梁路面的施工。当车辆在沥青路面匀速行驶时，道路面层结构内的应力和应变不会有明显的变化。但是，当路面的沥青混合料的粘结较差时，或路面内部的剪切应力超过了其抗剪强度，就会产生滑移裂缝和永久变形的现象。目前，沥青路面的典型的破坏现象比如，车辙、剥落、裂缝等经常出现，严重降低了路面的整体性能及使用寿命。因此，更多的了解沥青混合料的力学特征和失效机理，提高沥青路面的使用寿命是一个非常重要且具有重大意义的任务。 本文通过实施沥青-集料体系的剪切试验，研究分析了其力学行为、失效机理、剪切断裂能及其界面滑移现象。主要内容如下:1）介绍目前有关沥青混合料或沥青-集料界面相的研究;2）自行设计剪切试验，对沥青-集料试件进行剪切，得到了四种不同试验条件下的应力-位移曲线，即包括单波峰曲线（SPC曲线）和双波峰曲线（DPC曲线）;3）分析SPC曲线和DPC曲线的力学行为及规律;4）分析产生单双波峰的机理;5）研究该剪切试验的剪切断裂能及滑移现象。 结果表明:该剪切试验得到了两种应力-位移曲线，即SPC曲线和DPC曲线;每个DPC曲线都具有两个应力峰值（或峰值强度）。沥青-集料试件的力学行为主要受集料表面粗糙度、沥青膜厚度、剪切速率和沥青-集料界面的粘附性能等因素影响，尤其是剪切速率对单波峰和双波峰的应力峰值有显著的影响;该剪切试验的失效模式包括沥青-集料界面的粘附性失效和沥青膜内部的粘聚性失效;DPC曲线第一个应力峰值属于粘附性失效，第二个应力峰值属于粘聚性失效;沥青-集料界面的应力集中现象、剪切流、界面滑移、沥青的粘性和滞后性是产生明显双波峰的主要原因;对于每种试验条件下，SPC曲线趋于完全包络DPC曲线，并且SPC曲线的剪切断裂能明显大于DPC曲线的剪切断裂能;剪切断裂能包括粘附断裂能和粘聚断裂能，并且DPC曲线的粘附断裂能小于粘聚断裂能;在剪切过程中，每种试验条件下，产生SPC曲线所消耗的断裂能一直高于产生DPC曲线所消耗的断裂能;与SPC曲线相比，DPC曲线减少的断裂能主要是由于在剪切过程中发生了明显的剪切滑移现象，在剪切区域，粘附滑移和粘聚滑移同时发生，相互促进;最后，剪切断裂能应可以作为评估沥青路面失效和修复的重要参数，并且沥青路面的疲劳寿命可以通过改善沥青和集料的粘结性能而提高。 |
| 作者： | 郝艳海 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 董满生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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