真空压实条件下沥青混合料微观力学特性研究

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1、分类号：TH1210710-2012125044硕士学位论文真空压实条件下沥青混合料微观力学特性研究王瑞龙导师姓名职称姚运仕教授申请学位级别硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2015年5月10日论文答辩日期2015年5月28日学位授予单位长安大学StudyofMicromechanicalParametersofAsphaltMixturewithVacuumCompactionConditionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangRuilongSupervisor：Prof

2、.YaoYunshiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要压实是影响沥青路面性能和寿命的主要因素之一，不同的压实技术对沥青路面的压实度和平整度有一定的影响。为提高沥青路面压实质量，从沥青路面压实机理切入，提出了真空压实技术。为了评价真空压实技术在沥青混合料压实过程中的应用优势，以沥青混合料为研究对象，基于离散元方法，从微观颗粒单元角度研究和对比了真空压实和常规压实（非真空）条件下沥青混合料的微观力学特性。首先基于离散元法和沥青混合料组成结构理论，分析了混合料中集料、沥青单元之间的接触特性，确定了采用平行粘结模型构建沥青混合料离散元

3、数值仿真模型，并概述了模型初始力学特性。其次通过试验模拟真空压实过程，确定出不同真空度压实条件下沥青混合料的体积参数。以空隙率和矿料间隙率作为区别真空压实和常规压实试件的标准，并优选出无真空和真空度为-0.08MPa下常规压实和真空压实的对比试样。通过劈裂试验从宏观力学角度对比和评价了两种压实试件的力学特性。最后基于体积参数标准建立的真空和常规压实下沥青混合料的离散元数值仿真模型，仿真了两种数值仿真模型的劈裂试验和单轴压缩试验，研究和对比了模型的颗粒运动特性、颗粒间接触力链特性、平行粘结力链特性、内部裂纹变化规律和模型的应力应变规律。试验研究结果表明，不同

4、的真空度对沥青混合料的体积参数和抗劈裂性能有显著的影响。仿真研究结果表明，分析出真空压实模型和常规压实模型中集料单元的力学特性和运动变化规律，并得出真空压实模型的相关力学参数和结构变化规律均优于常规压实模型对应的特征参数。关键词：沥青混合料、离散元、真空压实、常规压实、仿真模型、微观力学特性IAbstractCompactionisoneofthemaininfluencingfactorsforlowasphaltpavementperformanceandshortservicelife.Thecompactnessandsmoothnessofasp

5、haltpavementarereliedondifferentcompactiontechnologies.Inordertoimprovethequalityofasphaltpavementcompaction,avacuumcompactiontechnologyisputforwardandbasedontheasphaltpavementcompactionmechanism.Toevaluateapplicationadvantagesofvacuumcompactiontechnologyusedinasphaltpavementcompa

6、ctingprocess,thispaperhasstudiedandconstrastedthemicromechanicalparametersofasphaltmixtureinvacuumcompactionconditionandconventionalcompactioncondition(nonvacuumcompaction)basedondiscreteelementmethod.Firstly,thispaperanalysesthecontactcharacteristicsofaggregateelementandasphaltel

7、ementinasphaltmixturebasedonthediscreteelementmethodandthetheorycompositionstructureofasphaltmixture.Andthenthetwo-demensionaldiscreteelementmodelsofasphaltmixtureareestablishedbytheparalle-bondmodel,andtheinitialmechanicalpropertiesofasphaltmixturemodelareanalyzed.Secondly,thevol

8、umeparametersofasphaltmixtureunde