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原文传递再生骨料沥青混合料性能及裂缝扩展行为研究

论文题名：	再生骨料沥青混合料性能及裂缝扩展行为研究
关键词：	再生骨料;沥青混合料;路用性能;力学特性
摘要：	天然砂石的日趋匮乏与建筑垃圾的日益累积己成为我国建设领域的主要矛盾之一，而建筑垃圾经过加工处理后生产的再生骨料能够作为沥青混合料的原材料，这一途径有利于建筑垃圾的高效利用。目前，对再生骨料沥青混合料的研究多集中于路用性能方面，其力学性能和裂缝扩展特性方面的研究尚不全面。因此，本文拟探究再生骨料取代率对沥青混合料力学性能的影响，同时研究再生骨料对沥青混合料裂缝扩展行为的影响规律。　　本文首先对鄂式破碎和反击式破碎两种破碎方式生产的再生骨料的物理机械性能和颗粒形状指数进行测试分析。结果表明，反击式破碎的再生骨料吸水率小、针片状含量少、表观相对密度大、毛体积相对密度小、颗粒形状指数小，而鄂式破碎的再生骨料含泥量少、压碎值较小。综合对比后，选择反击式破碎生产的再生骨料作为后续试验的原材料。　　其次，对再生骨料取代率为0％、17％、37％、56.7％的沥青混合料进行配合比设计。基于再生骨料与天然粗骨料毛体积相对密度相差大的特点，采用体积修正法调整再生骨料沥青混合料级配，使其满足目标配合比要求，通过马歇尔试验确定四种取代率再生骨料沥青混合料的最佳油石比分别为4.4、5.0、5.2、5.8。再生骨料的掺入对最佳油石比影响较大，沥青用量明显提高，但体积参数在合理范围内，取代率增加导致有效沥青用量提高明显，沥青膜有效厚度增大。　　然后，分别通过高温车辙试验、低温小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验测试再生骨料沥青混合料路用性能。结果表明，再生骨料能够使高温稳定性和水稳定性得到提升，取代率为37％时，动稳定度达到最高，但其低温抗裂性能下降。同时，分别采用单轴贯入试验、间接拉伸开裂试验、半圆弯拉试验、动态模量和动态蠕变对再生骨料沥青混合料的力学性能进行测试。结果表明，与天然骨料沥青混合料相比，再生骨料沥青混合料的抗剪切性能提高、抗开裂性能和抗变形能力降低。　　最后，采用数字图像散斑(DIC)技术评价再生骨料沥青混合料的裂缝平均扩展速度、断裂韧性等裂缝扩展特征。结果发现再生骨料取代率越高，加载时段逐渐减小，骨料提前开裂现象增多，与天然骨料沥青混合料相比，再生骨料沥青混合料裂缝平均扩展速度提高了7.3％以上，断裂韧性降低了3.9％以上，说明再生骨料与表面砂浆粘结薄弱、内部微裂缝以及纯砂浆块本身强度低，导致裂缝直接贯穿，降低了沥青混合料的抗开裂性能。　　本文通过测试两种破碎方式对再生骨料的物理性能、机械性能和颗粒形状影响，以及再生骨料取代率对沥青混合料的体积参数、路用性能和力学性能的影响，同时对再生骨料沥青混合料的裂缝扩展规律进行研究，为再生骨料沥青混合料的道路应用提供试验依据，对提高再生骨料利用率具有重要意义。
作者：	王芸芸
专业：	结构工程
导师：	寇长江
授予学位：	硕士
授予学位单位：	扬州大学
学位年度：	2022