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原文传递基于CT技术的旧水泥路面沥青加铺层开裂研究

论文题名：	基于CT技术的旧水泥路面沥青加铺层开裂研究
关键词：	沥青加铺层;三点弯曲试验;CT扫描;细观特征;反射开裂;反射裂缝
摘要：	旧水泥路面加铺沥青层面临反射裂缝病害的困扰，常规的防治措施是从面层、夹层、基层等宏观角度开展的，忽略了细观结构对反射开裂行为的影响。研究表明即使是相同设计指标的沥青混合料也有较大性能差异，需基于细观尺度开展反射开裂行为研究，探究细观特征对断裂性能的影响规律。研究复合路面反射开裂的细观影响因素，可对材料选择和结构设计进行优化，提高沥青路面的抗裂性能，增加道路的使用寿命和经济效益。因此，有必要从细观尺度开展沥青混合料反射开裂行为研究。　　本文围绕水泥板-沥青加铺层复合梁试件的断裂性能，采用了室内试验、数值模拟等研究方法，开展了粗集料形貌特征、空隙分布及砂浆厚度特征对复合梁试件断裂性能影响的研究。本文的主要研究内容及结论如下：　　（1）揭示了沥青加铺层的局部细观结构特征对试件断裂性能的影响规律。首先对A、B两组试件三点弯曲加载试验研究了局部细观结构差异对抗拉强度的影响。其次，引入断裂能指标评价了A、B两组试件的断裂耗能。最后，基于数字散斑相关分析法研究A、B两组试件的裂缝扩展和承载力衰减规律。研究结果表明：A组试件较B组试件抗拉强度高11.15%，对照组试件抗拉强度有差异；A组试件开裂耗能较B组试件增加了11.66%，A、B两组试件断裂耗能差值较大，挠度变形大于4mm时A组试件的裂缝宽度增长更快，试件承载力衰减速度也更快。　　（2）揭示了粗集料、空隙、砂浆对复合梁试件反射开裂行为的影响规律。首先，制作了3类不同级配的复合梁试件，采用三点弯曲试验分析集料形貌特征对断裂性能的影响。其次，制作了3类不同压实度的复合梁试件，分析空隙二维形貌特征对断裂性能的影响。最后，计算了CT扫描图像各断面的沥青砂浆平均厚度，分析厚度特征对断裂性能的影响。研究结果表明：随着轴向系数减小3.90%、棱角性指数增大12.30%，试件的抗裂性能提升提高6.13%、13.53%；随着空隙等效直径增大分形维数也增大，试件的断裂性能下降，相关系数大于0.95；随着沥青砂浆厚度增大，试件抗拉强度和断裂耗能下降趋势。　　（3）建立了不同集料形貌特征、空隙分布特征的沥青混合料二维模型。首先，对比分析二维虚拟试件与真实试件的集料占比和最大承载力。其次，基于虚拟三点弯曲试验分析了粗集料、空隙对虚拟试件断裂性能的影响。最后，将数值模拟的结果和室内试验的结果对比分析。研究结果表明：二维试件可以表征真实试件二维断面，二维试件模型是正确的；轴倾角和棱角性增大7.73%、2.30%断裂能提高11.64%、8.66%，空隙特征增大试件断裂性能下降；数值模拟得出的细观开裂影响规律与室内试验得出的结果一致。
作者：	谢青岚
专业：	交通运输工程
导师：	王威娜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023