松散热态沥青混合料“流变”特性测试系统研制和应用

作     者：马凤雪 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：裴建中

授予年度：2013年

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）] 

主      题：松散热态沥青混合料 流变特性 粘滞性 离散元方法 数值模拟 

摘      要：沥青混凝土的施工和易性对于铺筑成型的沥青路面路用性能起着举足轻重的作用。如何准确评价沥青混合料的流变性能是保证沥青路面质量的关键。目前对沥青混合料流变性的研究主要是对室内压实试件的力学性能研究，过程复杂，耗时耗力。而对于松散状态混合料流变性能的研究不是很多，且研究的内容主要是拌和和易性和室内压实试验过程中的变形和密度变化。从材料学原理讲，当使用相同的级配和沥青、集料、填料等材料时，松散态沥青混合料与压实成型的混合料力学行为和性能之间具有一定的联系性，因此松散态混合料是一种能够将压实前和压实后的性能共同反映出来的一种状态。因此提出一种新的用于研究松散热态沥青混合料流变性的测试系统是非常有意义的。 首先分析了松散热态沥青混合料的流变特性，提出松散热态沥青混合料粘滞性的概念，并根据其粘滞性自行研制了沥青混合料“流变测试系统，通过重复试验对测试系统的稳定性进行了验证。使用研发的测试系统，研究了不同油石比、最大粒径和级配类型的沥青混合料的流变性能，提出了松散热态沥青混合料流变性的评价指标粘滞力F和拟合参数k。最后使用离散元方法对试验进行数值模拟，解释和验证试验结果。 研究结果显示重复试验结果的变异系数基本在±0.1范围内，最大不超过±0.2，试验测试系统的稳定性良好。松散热态沥青混合料力和位移关系符合幂函数关系，按流体分类，所研究的松散热态沥青混合料属于一种假塑性流体。随着沥青用量的增加，松散热态混合料的粘滞力F和拟合参数k呈现减小的趋势;沥青混合料的最大公称粒径越大，粘滞力F和拟合参数k越大;相同粒径和沥青用量时，SMA沥青混合料的粘滞性明显高于AC沥青混合料。离散元模拟结果显示级配类型相同时，最大粒径大的混合料的平均接触力较大;当最大粒径相同时，SMA沥青混合料的平均接触力远远高于AC型沥青混合料。