沥青混合料SCB宏观断裂及自愈合性能研究

发布时间：2022-10-09 20:33

　　为了研究沥青混合料的断裂性能和宏观断裂后的自愈合性能,本文采用室内加载试验,通过应力强度因子K和J积分断裂韧度,分析带切缝沥青混合料半圆试件的断裂特性。并将愈合前和愈合后加载试验获得的抗弯拉强度比、断裂能比和JIC断裂韧度比定义为自愈合指数,通过自愈合指数表征沥青混合料断裂试件在不同温度烘箱中感应加热后的自愈合性能。并采用有限元软件,对沥青混合料半圆试件进行二维、三维力学响应分析。对沥青混合料抗裂性能的研究,重点是抗裂性能的试验方法和评价指标。现有沥青混合料抗裂性能的试验方法主要有劈裂试验（间接拉伸试验）、小梁弯曲试验,半圆弯曲试验和圆盘拉伸试验等。本文从试件制作、试验难易程度和评价指标等等角度对比分析,确定采用半圆弯曲试验（Semi-circular bending test,SCB）。对半圆试件进行二维和三维力学响应分析,半圆试件的拉应力主要分布在两支点之间,最大拉应力主要出现在试件底部中心处,并沿着直径和厚度方向减小;压应力主要分布在支点和荷载作用点处,并在半圆试件外周沿支点处形成一个拱形压力带;竖向位移沿荷载作用线成轴对称分析,并沿直径方向逐渐减小,沿厚度方向逐渐增大;在平面应... 

【文章页数】：118 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
论文中符号、变量缩写词等含义
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 沥青混合料抗裂性性能试验
            1.2.1.1 劈裂试验(间接拉伸试验)
            1.2.1.2 小梁弯曲试验
            1.2.1.3 半圆弯曲试验
            1.2.1.4 圆盘拉伸试验
            1.2.1.5 不同试验方法对比
        1.2.2 沥青混合料抗裂性能评价指标
            1.2.2.1 抗弯拉强度
            1.2.2.2 应力强度因子
            1.2.2.3 J积分断裂韧度
        1.2.3 沥青混合料自愈合性能
            1.2.3.1 自愈合机理研究
            1.2.3.2 自愈合影响因素研究
            1.2.3.3 自愈合评价指标
            1.2.3.4 自愈合增强技术研究
        1.2.4 研究现状分析
    1.3 研究方案
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究技术路线
第二章 沥青混合料SCB断裂试验力学响应分析
    2.1 SCB试验二维有限元模拟分析
        2.1.1 半圆试件二维有限元模型建立
        2.1.2 无切缝半圆试件二维有限元分析
    2.2 SCB试验三维有限元分析
        2.2.1 半圆试件三维网格划分
        2.2.2 半圆试件三维应力分析
        2.2.3 半圆试件三维位移分析
    2.3 带缺口半圆试件应力强度因子计算
    2.4 本章小节
第三章 试验材料与试验方法
    3.1 试验材料
        3.1.1 沥青
        3.1.2 矿质集料
    3.2 沥青混合料配合比设计
        3.2.1 沥青混合料级配
        3.2.2 沥青混合料最佳油石比
    3.3 半圆试件制备
    3.4 SCB试验设备
        3.4.1 引伸计安装
        3.4.2 引伸计标定
    3.5 SCB试验参数确定
        3.5.1 试件厚度
        3.5.2 支点间距选择
        3.5.3 切割允许误差
        3.5.4 切缝深度
        3.5.5 半圆试件养护温度和时间
        3.5.6 加载速率
    3.6 试验方法
        3.6.1 沥青混合料SCB断裂试验
        3.6.2 沥青混合料自愈合试验
    3.7 沥青混合料自愈合评价指标
        3.7.1 抗弯拉强度比(HI_P)
        3.7.2 断裂能比(HI_U)
        3.7.3 J_(IC)断裂韧度比(HI_J)
    3.8 本章小结
第四章 基于SCB试验沥青混合料断裂性能研究
    4.1 沥青混合料低温断裂试验结果
    4.2 沥青混合料K_(IC)断裂韧度分析
        4.2.1 70# AC-13混合料K_(IC)断裂韧度
        4.2.2 CM AC-13混合料K_(IC)断裂韧度
        4.2.3 SBS AC-13混合料K_(IC)断裂韧度
        4.2.4 SBS SMA-13混合料K_(IC)断裂韧度
        4.2.5 SBS AC-20混合料K_(IC)断裂韧度
    4.3 沥青混合料J_(IC)断裂韧度分析
        4.3.1 70# AC-13混合料J_(IC)积分断裂韧度
        4.3.2 CM AC-13混合料J_(IC)积分断裂韧度
        4.3.3 SBS AC-13混合料J_(IC)积分断裂韧度
        4.3.4 SBS SMA-13混合料J_(IC)积分断裂韧度
        4.3.5 SBS AC-20混合料J_(IC)积分断裂韧度
    4.4 沥青混合料断裂性能对比分析
        4.4.1 基于K_(IC)断裂韧度对比分析
        4.4.2 基于J_(IC)断裂韧度对比分析
    4.5 K_(IC)和J_(IC)对沥青混合料开裂性能评价对比
    4.6 本章小结
第五章 沥青混合料宏观断裂自愈合性能
    5.1 沥青混合料自愈合试验结果
    5.2 不同因素对愈合性能的影响
        5.2.1 温度对愈合性能的影响
        5.2.2 时间对愈合性能影响
        5.2.3 切缝深度对愈合性能的影响
    5.3 不同沥青混合料自愈合性能对比
    5.4 沥青混合料自愈合指数差异性分析
    5.5 沥青混合料自愈合预估模型
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 未来研究展望
致谢
参考文献
附录
    附录A 愈合前SCB低温断裂试验结果
    附录B 愈合后SCB低温断裂试验结果
    附录C 沥青混合料自愈合指数
在硕士期间发表的论文和取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]密实型沥青混合料裂缝感应热自愈合性能研究[J]. 何亮,赵龙,凌天清,马育,刘全涛.  中国公路学报. 2017(01)
[2]沥青砂浆的热诱导自愈合性能研究[J]. 何凡,唐进,刘全涛.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(04)
[3]SBS沥青混合料疲劳自愈合影响因素分析[J]. 黄卫东,林鹏,郑茂,鄯增平.  建筑材料学报. 2016(05)
[4]沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究[J]. 黄卫东,李本亮,黄明.  建筑材料学报. 2015(04)
[5]考虑自愈合补偿的多种沥青混合料疲劳性能比较[J]. 董瑞琨,郑茂,黄卫东,黄明.  中国公路学报. 2015(05)
[6]橡胶沥青混合料疲劳性能的自愈合影响因素分析[J]. 黄明,汪翔,黄卫东.  中国公路学报. 2013(04)
[7]应力吸收层沥青混合料的半圆弯拉试验参数[J]. 申俊敏,李志强,李祖仲.  武汉理工大学学报. 2012(06)
[8]基于ANSYS的带切口半圆弯曲试验参数分析[J]. 付欣,刘秋,陈拴发.  公路交通科技. 2012(02)
[9]沥青混合料半圆弯拉强度与间接拉伸强度对比分析[J]. 刘宇,张肖宁.  公路交通技术. 2011(03)
[10]沥青挥发物的研究进展[J]. 吴少鹏,余嫚,陈美祝.  石油沥青. 2011(03)

博士论文
[1]基于半圆弯曲试验的沥青混合料动态响应及断裂性能研究[D]. 刘宇.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3689312