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基于模量匹配的沥青路面裂缝修补材料研究
| 论文题名： | 基于模量匹配的沥青路面裂缝修补材料研究 |
| 关键词： | 沥青路面;裂缝修补材料;力学相容性;模量匹配 |
| 摘要： | 裂缝是沥青路面主要病害之一，如果裂缝得不到及时修补，在水和荷载共同作用下，会导致更为严重的沥青路面结构性破坏，严重降低沥青路面的整体性、安全性和行车舒适性。因此，实现沥青路面裂缝快速有效修补是提高沥青路面使用性能的有效方法。 沥青路面裂缝病害的修复手段主要以填缝修补为主。但目前关于裂缝修补材料的研究多集中于材料自身性能的提高，而忽略了裂缝修补材料与沥青路面材料之间由于模量差异而导致的力学相容性问题。本文通过建立有限元模拟计算模型，研究了裂缝修补材料与沥青路面材料之间不同模量差异时沥青路面道路结构动力响应的变化规律，确定了使裂缝修补系统均匀承受车辆荷载时裂缝修补材料与沥青路面材料的最佳匹配模量比。以裂缝修补材料的最佳匹配模量为主要设计原则，研制出一种水泥-乳化沥青-环氧树脂复合砂浆（CAE砂浆），该材料具有优良的使用性能，且与沥青路面材料力学相容性较好。主要研究内容和结论如下： （1）建立沥青路面裂缝修补系统的Abaqus有限元计算模型，分析动态荷载作用下，裂缝修补材料与沥青路面材料不同模量比时，裂缝修补系统竖向应力、纵向应力及剪应力等力学响应指标的变化规律。结果表明：随着模量比的增大，裂缝修补材料受力逐渐增大，沥青路面材料受力逐渐减小，裂缝修补材料与沥青路面的模量接近时，裂缝修补系统受力均匀，能达到较好的修补效果。为使沥青路面裂缝修补系统拥有最好的力学相容性，裂缝修补材料应与沥青路面材料的最佳匹配模量比为1。 （2）通过CAE砂浆施工性能、力学性能、干缩性能、微观性能及粘结性能的实验研究，进行CAE砂浆中环氧树脂改性剂掺量的优化设计。结果表明：当环氧树脂组分与沥青组分的质量比（E/A）为0.6时，CAE砂浆的各项性能指标均能得到较好的提升，因此，以E/A=0.6作为环氧树脂的最佳掺量。 （3）通过CAE砂浆与沥青混合料单轴压缩试验绘制应力-应变曲线，获得不同应变速率下二者的弹性模量，基于模量匹配的原则确定CAE砂浆中乳化沥青的掺量。结果表明：车辆移动速度范围为10~40m/s、沥青组分与水泥组分的质量比（A/C）为0.4时，能实现CAE砂浆与沥青混凝土的模量匹配，因此，以A/C=0.4作为乳化沥青的最佳掺量。 |
| 作者： | 刘晓佩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 石福周;刘澜波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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