基于精细化DEM建模的冷再生混合料断裂性能分析

作     者：栾英成 陈田 马涛 马源 王宁 LUAN Ying-cheng;CHEN Tian;MA Tao;MA Yuan;WANG Ning

作者机构：东南大学交通学院江苏南京211189 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2021年第34卷第10期

页      面：125-134页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51922030,51878164) 山东省交通科技项目(2018B51) 东南大学仲英青年学者项目 

主　　题：道路工程 断裂性能 离散元仿真 冷再生沥青混合料 断裂界面 SEM原位测试 

摘      要：冷再生沥青混合料包含水泥、乳化沥青、旧料等成分,具有材料组成复杂、界面结构多变的特点,其对冷再生混合料的抗裂性能具有显着影响。以冷再生沥青混合料的断裂性能为研究对象,提出一种精细化的数值建模方法,该方法包括细观结构特征精细重构和力学参数精确获取。采用彩色乳化沥青区分材料内部真实组成结构,并经过图像处理和MATLAB程序处理导入离散元(DEM)数值仿真软件中,进行冷再生混合料结构精细化重构;结合SEM原位力学测试方法获取考虑试件尺寸和加载速率影响的沥青砂浆精确力学参数,建立精细化的离散元数值仿真模型;基于精细化建模开展冷再生沥青混合料断裂性能和关键失效机理分析,并通过室内试验进行验证。数值仿真和室内试验结果表明:基于细观结构精细化重构和材料参数精确获取的离散元建模方法可以有效模拟分析冷再生沥青混合料的断裂性能;冷再生混合料的整体断裂特性属于脆性断裂,抗拉强度低的冷再生沥青砂浆是混合料内部的薄弱区域,混合料内部主要断裂界面为冷再生沥青砂浆-骨料界面。提高沥青砂浆黏聚强度和材料内部界面强度可以显著改善冷再生沥青混合料的抗裂性能。