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旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射开裂机制微观尺度研究
| 论文题名： | 旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射开裂机制微观尺度研究 |
| 关键词： | 反射裂缝;微观尺度;阶段划分;离散元法;沥青混合料 |
| 摘要： | 旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝防治问题是道路改建工程中的一个难题。旧水泥混凝土路面存在接缝和损坏的裂缝，在沥青加铺层对应于下层旧路面板裂缝和接缝的位置上极易出现反射裂缝。基于微观尺度的研究对于反射开裂机理具有重要的理论意义。因此有必要研究微观尺度下沥青加铺层反射开裂机制。 本文围绕荷载作用下张开型反射裂缝，采用带接缝水泥混凝土板加铺沥青层复合试件三点弯曲试验，结合离散元法，开展了探究微观尺度下反射裂缝开裂机制与发展过程的研究。本文主要研究内容及结论如下： （1）揭示了沥青混合料不同反射开裂阶段微观形貌特征变化规律。首先，通过声复合试件三点弯曲试验，结合声发射技术，将微观尺度下反射开裂阶段划分为三个阶段。其次，观察并分析各阶段试件反射开裂微观形貌特征及变化。研究结果表明：在挠度接近0.2mm、4mm、11mm时，声发射振幅出现37dB、48dB、55dB的特征信号，由此在微观层面上将反射开裂划分为初始期，失效期和残余期；初始期裂缝多发于沥青部分，失效期裂缝多发于沥青—集料界面，失效期裂缝遍布表面。 （2）揭示了沥青—集料界面在反射开裂过程中微观特征的变化规律。首先，通过自制加载设备对砂浆试件开展三点弯曲试验，研究砂浆试件在反射开裂过程中各阶段形貌特征。其次，使用软件Image-ProPlus对微观特征进行量化分析，实现微观开裂阶段划分。研究结果表明：微观裂缝发生于沥青—集料界面，拓展至沥青胶浆区域，最终在沥青胶浆区域连通；将微观裂缝发展划分为两个时期：裂缝萌生期和结构失效期，期间微裂缝面积增长27111μm2，微裂缝数量减少113条。 （3）阐明了复合试件反射开裂过程中微裂缝的产生机制。首先，通过与室内试验对比，验证了模型的正确性。其次，研究不同加载位置和接缝宽度对复合试件力链演化情况、微裂缝发展规律、内部位移云图的影响。研究结果表明：实际与模拟试件破坏时峰值荷载相差5.51%，模型正确。偏载4cm情况需要施加中部荷载2.92倍的荷载，才引起向上拓展的反射裂缝；15mm缝宽条件下时，下部水泥板预接缝缝宽几乎没有对反射开裂过程机制产生影响。 |
| 作者： | 冯胤瀚 |
| 专业： | 交通运输 |
| 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 |
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