详情

原文传递水对沥青混合料影响的机理分析

论文题名：	水对沥青混合料影响的机理分析
关键词：	沥青混合料;沥青路面;水损害机理;图像分析;路用性能;微观结构
摘要：	沥青路面普遍存在着水损害现象，近年来的研究表明，沥青路面水损害问题相当复杂，以往的理论、试验和研究成果对水损害防治的效果并尽不理想，究其原因，水损害中水对沥青混合料的影响是多角度、多层面的，这就需要我们引入新理论、采用新方法和新手段对沥青路面水损害中水对沥青混合料的不良影响进行更深层次上的研究。论文从水损害发生的物质基础出发，分别从化学和物理、宏观和微观等层面分析了水损害中水对沥青混合料的破坏作用，主要进行了以下工作：首先分析了水对沥青混合料影响的物质基础。由有机结合料沥青和无机物矿料组成的沥青混合料是一种化学成分非常复杂的工程材料，沥青与集料的粘结以其表面极性物质为活性动力，同时我国降水化学数据的收集和聚类分析表明降水中亦具有一定化学物质，物质组成是水损害产生的客观基础之一。依据降水和沥青混合料的物质组成分析，设计模拟试验，研究了水对沥青混合料的化学影响，结合试验现象和结果分析认为水对沥青结合料和集料的不良化学影响主要体现在水可使其丧失部分表面极性物质，降低其表面活性，进而减弱其粘附作用。论文同时首次借助于CT和数字图像处理技术，通过对冻融劈裂前后试件内部结构的识别分析了水对沥青混合料微观结构的影响。首先以试件内部CT扫描图像为依据，对冻融劈裂前后试件内部微观结构的破坏特点进行了分析，证实了在试件下部和上部初始空隙分布集中、冻融过程中受水作用较强烈的部位，劈裂后空隙等内部损伤的扩展幅度更大，且空隙的扩展多沿沥青胶浆和集料的接触面展开。在CT图像分析的基础上，运用材料损伤基本理论，引入数学假设，进行了CT值分布规律的数学建模，建立了CT值与混合料密度、CT值与损伤变量间的数学关系，运用损伤变量定量化地分析了水对沥青混合料微观结构的影响，实现了对冻融劈裂混合料试件内部损伤特征的定量表示。仍以CT图像为依托，提出了沥青混合料CT图像沥青胶浆和集料粘结面边缘检测的Laplacian算法，获取了沥青胶浆和集料粘结面的边缘检测图像，并对其引入图像熵的概念，进行了试件内部结构边缘检测图像的熵值计算，并进一步按照统计学方法，对其计算结果差异的显著性进行检验。检验结果表明，经受冻融循环试件的熵增更显著。边缘检测图像的熵值反映沥青与集料间粘结状态的有序程度，冻融劈裂试件内部沥青与集料之间的粘附受到的破坏作用更大，因此其图像的熵增更明显。水对沥青混合料的各种不良影响最终落脚在对其路用性能的影响和水损害病害的发生上，因此论文中通过试件水处理条件的设计，进行了水对沥青混合料宏观路用性能影响的试验模拟和量化分析。结果表明，水能加速沥青混合料的疲劳性能、高温性能及抗拉力学性能的衰减，对其低温性能亦存在不良影响。论文最后结合水对沥青混合料化学影响、水对沥青混合料微观结构的影响以及水对沥青混合料路用性能影响的研究成果，指出沥青混合料水损害的发生是水对其各种不良影响的集中表现形式，水损害病害是水作用下混合料品质下降的外在体现。
作者：	张倩
专业：	交通运输工程
导师：	戴经梁
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文