瀝青混合料是一種由瀝青膠漿、集料以及空隙組成的三相復(fù)合材料。在實際試驗中,由于所選材料、施工設(shè)備、荷載條件的不同,會讓混合料的力學特性變得更加復(fù)雜,不易于找尋變化規(guī)律。為了克服傳統(tǒng)方法的局限性,對瀝青混合料性能的研究逐漸轉(zhuǎn)入對其非均質(zhì)性和細觀結(jié)構(gòu)方面上來。本文基于CT（Computer Tomogrphy）掃描技術(shù)和有限元方法建立虛擬間接拉伸試驗,利用數(shù)值方法對瀝青混合料的力學性能進行研究。首先,借助CT掃描技術(shù)獲取瀝青混合料的細觀結(jié)構(gòu)圖像,利用數(shù)字圖像處理技術(shù)結(jié)合有限元方法建立包含集料、瀝青砂漿以及空隙的瀝青混合料二維數(shù)值模型。以Burgers模型描述瀝青砂漿的黏彈性能,通過蠕變試驗獲取其黏彈性參數(shù),輸入ABAQUS軟件中建立虛擬間接拉伸試驗。以劈裂勁度模量作為虛擬試驗準確性驗證指標,與室內(nèi)試驗結(jié)果對比,誤差不超過10%,驗證了有限元方法的準確性。其次,以應(yīng)力集中性參數(shù)和劈裂勁度模量作為評價指標,通過數(shù)值方法分析瀝青混合料間接拉伸試驗的影響因素。研究表明:AC-20混合料的應(yīng)力集中性參數(shù)和劈裂勁度模量都比AC-13混合料要大,AC-13混合料的抗拉性能更好;級配相同時,集料分布特征的... 

【文章來源】：南京林業(yè)大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

112.3試件制作（一）蠕變試驗試件本文需要做的單軸蠕變試驗試件及其用途如下：（1）AC-13砂漿試件在-10℃和20℃下進行蠕變試驗，獲取AC-13瀝青砂漿在不同溫度下的黏彈性參數(shù)以進行虛擬間接拉伸試驗?zāi)M，與室內(nèi)間接拉伸試驗對比，驗證虛擬模型的準確性。（2）AC-20砂漿在20℃下進行蠕變試驗，建立AC-20混合料模型與AC-13混合料模型形成對比并且用于后續(xù)有限元分析。按上述瀝青砂漿配合比采用旋轉(zhuǎn)壓實法分別成型瀝青砂漿試件，試件尺寸為直徑150mm、高50mm，成型的試件如圖2.1所示。成型過程中有幾點需要注意：（1）由于瀝青砂漿油石比相對較大，在拌和過程會不斷有沉淀物出現(xiàn)，需要擦著鍋底攪拌防止攪拌不均勻；（2）由于瀝青含量較大，在成型旋轉(zhuǎn)壓實試件時需要在磨具內(nèi)壁涂抹機油防止試件粘在磨具上難以取出；（3）成型的旋轉(zhuǎn)壓實試件直徑為150mm，為了更方便進行蠕變試驗的應(yīng)力施加，需要通過鉆芯機進行鉆芯取樣，鉆芯后的試件直徑為100mm。圖2.1瀝青砂漿試件Fig2.1Bituminousmortartestpiece（二）間接拉伸試驗試件間接拉伸試驗在本文中主要用于瀝青混合料虛擬模型的驗證。通過測試AC-13混合料在-10℃和20℃下的劈裂勁度模量，與虛擬力學試驗計算所得的結(jié)果進行比較，驗證模型的準確性。本文共成型AC-13混合料標準馬歇爾試件6個，每種溫度下3個試件進行劈裂試驗，成型的試件如圖2.2。

12圖2.2劈裂試驗試件Fig2.2Splittestspecimen2.4瀝青砂漿蠕變試驗本文采用Burgers模型進行瀝青砂漿的黏彈性研究，通過單軸靜載蠕變試驗獲取相關(guān)參數(shù)。蠕變試驗即對一圓柱形試件軸向施加一個較小的瞬間荷載應(yīng)力，保持一段時間后，再施加一恒定荷載應(yīng)力，保持較長時間后對其進行卸載，然后試件慢慢恢復(fù)，由此得到瀝青混合料試件在一定的溫度和荷載條件下隨時間的變形情況。蠕變曲線分為三個階段，第一階段是向上凸起的，這一階段應(yīng)變率隨時間的增大而減��；第二階段曲線近似為一條直線，這一階段應(yīng)變率幾乎保持不變；第三階段為卸載階段，曲線為向下凹的，應(yīng)變率隨時間的增大而增大，直至試件破壞。本文只需要通過蠕變曲線獲取相關(guān)參數(shù)，因此只研究前兩個階段。想要實現(xiàn)靜載蠕變試驗，只需一臺可以提供恒定荷載的設(shè)備即可完成。從試驗原理來說，要求該機器可以提供瞬時荷載，且荷載強度符合要求；由于瀝青砂漿試件會受到溫度的影響，因此要求試驗過程中可以保持一個恒定的溫度；最后還需要能夠測定試驗過程中試件的變形并通過計算機輸出相關(guān)數(shù)據(jù)。本文選取多功能材料試驗機作為蠕變試驗設(shè)備，如圖2.3。圖2.3蠕變試驗設(shè)備Fig2.3Creeptestequipment利用多功能材料試驗機進行單軸靜載蠕變試驗[54]，在試驗之前先將溫度調(diào)整到目標溫度并保溫4h。首先對試件施加0.0002MPa的應(yīng)力預(yù)壓2min，消除試件與壓頭之間的間隙，避免加載時對試件造成沖擊。不同溫度下施加的荷載應(yīng)力不同，在20℃下施加0.3MPa的加載應(yīng)力，在-10℃下施加0.45MPa的加載應(yīng)力。由于本文只需獲取Burgers模型的黏

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