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冻融循环作用下沥青混合料低温性能及力学特性研究
| 论文题名： | 冻融循环作用下沥青混合料低温性能及力学特性研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;冻融损伤;低温性能;蠕变性;粘弹性能 |
| 摘要： | 沥青路面在使用过程中因受环境和荷载作用，沥青混合料路用路用性能逐渐劣化衰减，出现一系列路面病害现象，缩短了沥青路面的使用寿命，尤其在我国西北季节性冰冻区，冻融循环现象频繁交替，且作用周期长，使沥青路面早期出现裂缝等病害的概率显著提升，这将直接影响道路的通行能力，同时增加道路的维修养护成本。因此，深入研究冻融循环作用下沥青混合料的低温性能及力学性能的变化规律，明确其冻融损伤发展过程，以期为季节性冰冻区沥青路面结构的设计与施工提供指导。本文开展的主要内容如下： 1.对试验原材进行了基本技术指标测定，通过马歇尔设计法对六种沥青混合料进行了配合比设计，确定了矿料级配和最佳油石比，并对其高温稳定性、低温性能、水稳定性和渗水性能进行验证，以保证满足规范要求。 2.首先对六种沥青混合料开展冻融循环试验，测试经冻融循环作用后沥青混合料的空隙率，得出六种沥青混合料的空隙率均随冻融次数的增加而逐渐上升。然后通过小梁弯曲试验和间接拉伸试验评价了沥青混合料的低温性能以及随冻融次数的劣化规律，结果表明：三种沥青混合料的低温性能为：橡胶改性沥青混合料＞SBS改性沥青混合料＞基质沥青混合料，且AC-13型优于AC-16型；六种沥青混合料的低温性能均随冻融次数的增加逐渐减小，且减小速率逐渐变小。最后对沥青混合料低温性能的评价指标进行了分析，得出沥青种类对混合料的低温性能的影响最显著，冻融次数次之，集料粒径最小；间接拉伸试验与小梁弯曲试验评价指标之间呈一次线性关系，具有良好的相关性，采用间接拉伸试验评价沥青混合料的低温性能更为方便。 3.建立了考虑冻融损伤沥青混合料的单轴压缩试验本构模型，并通过单轴压缩试验结果进行验证，结果表明：所建模型能够较好地表述连续密级配沥青混合料应力—应变关系，总损伤变量与应变之间呈“S”型递增关系。 4.通过单轴压缩蠕变试验分析了沥青混合料的蠕变过程，发现沥青混合料的蠕变过程分为迁移期，稳定期，破坏期三个阶段；借助粘弹性力学基本模型对沥青混合料的粘弹特性进行了表征分析，发现耦合损伤的蠕变本构模型能够表征沥青混合料完整的蠕变三阶段变形过程；对经历冻融作用后的沥青混合料进行单轴压缩蠕变试验，发现沥青混合料的蠕变变形随冻融次数的增加逐渐变大，粘弹性参数减小。 |
| 作者： | 赵军林 |
| 专业： | 土木工程材料 |
| 导师： | 李萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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