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基于水分扩散行为的沥青-集料界面性能劣化机理研究
| 论文题名： | 基于水分扩散行为的沥青-集料界面性能劣化机理研究 |
| 关键词： | 沥青路面;沥青-集料界面;水损害;劣化机理;水分扩散行为 |
| 摘要： | 水损害是沥青路面发生早期病害的形式之一，在行车荷载反复作用下，路面材料发生相对位移和摩擦，使得水分容易通过沥青膜发生破裂位置处侵入集料表层并产生水分扩散，最终以水分薄膜取代沥青膜，降低沥青-集料之间的界面黏附性，沥青路面使用性能下降，严重的甚至造成出行安全危害。目前，针对水分侵入界面层造成的水损害过程及机理的认识尚不明晰。本文旨在开展水分扩散行为对沥青-集料界面劣化机理的研究，为沥青混合料的水损害研究提供依据。 首先通过对沥青-集料试件在不同水浴时间下进行拉拔试验，得到试件破坏时的极限荷载，采用拉拔强度和拉拔强度比两种评价指标分析试验数据，揭示了水分侵入沥青-集料界面粘附性能的变化规律。结果表明：在湿润环境下，沥青-花岗岩界面的粘附性能明显弱于和沥青-辉绿岩界面的粘附性能；随着水浴时间的增加，沥青-集料界面的破坏形态由粘聚破坏向粘附破坏过渡。 其次，通过生成零厚度内聚力单元完成ABAQUS有限元建模，由水分扩散浓度场与力耦合作用下获取沥青老化前后和两种集料在不同条件组合下界面粘结性能的细观水损规律。结果表明：随着扩散时间不断增加，沥青-集料抵抗外力的作用越来越弱，两者之间的粘结性能也越来越差；当水分扩散时间逐渐增加时，辉绿岩与沥青的粘结性能显著优于花岗岩与沥青的粘结性能。 紧接着，采用全自动综合矿物分析技术（TIMA）和高光谱成像技术相结合的方法准确快速识别了花岗岩和辉绿岩两种路面常用集料的矿物组成，分析得到了集料表面不同矿物成分的分布形态及含量。结果表明：花岗岩的主要成为石英、云母和长石类矿物，辉绿岩的主要成分为钠长石、正长石和斜方辉石类矿物，采用ENVI软件进行高光谱成像分析时发现钠长石和正长石存在相互干扰现象。 最后，结合微区X射线荧光光谱技术（μ-XRF）和氯化钠溶液渗透法，以Cl元素表征水分迁移信号，根据μ-XRF识别出的Cl元素能谱信号追踪水分扩散路径，结果表明：随着扩散时间的增加，扩散路径逐渐加深，以Cl元素表征水分在花岗岩表面的扩散路径发现，元素易附着在黑云母这种矿物上，也容易在粗糙凹槽处聚集。 |
| 作者： | 胡蓓 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 黄文柯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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