基于离散元法的沥青混合料复合断裂行为研究

为了从细观角度深入分析沥青混合料复合断裂机理,基于沥青混合料细观结构特征,将材料分为粗集料、沥青砂浆和空隙3个组分,确定宏、细观接触模型参数的转换关系,构建具有细观特征的离散元模型;通过室内试验的结果验证了虚拟模型参数设置的合理性;基于数值模型进行不同预裂缝位置的三点弯曲梁试验,并对试件的裂缝扩展、应力水平和颗粒位移进行分析.结果表明:控制裂缝路径的主要因素是断裂模式,其次是集料与裂缝的相对位置,主裂缝扩展角较好地符合最大周向应力准则;随着Ⅱ型开裂比例的增加,沥青混合料断裂过程区的宽度变小,裂缝尖端主应力水平降低,软化特征逐渐减弱;裂缝两侧的位移随着预裂缝的偏移逐渐增大,试件趋于脆性破坏.     

基于二维图像处理方法的沥青混合料砂浆厚度谱研究

为研究沥青混合料的砂浆厚度组成规律,考虑集料间接触的最薄弱方向,提出了一种基于最短接触距离原则的沥青混合料砂浆厚度计算方法。采用高精度二维扫描仪获取混合料二维切片图像,定义沥青砂浆由沥青以及粒径小于等于1.18mm的细集料组成,并利用MATLAB相关图像处理方法进行混合料砂浆空间结构分析。提出平均砂浆厚度、砂浆厚度谱的众数及集中度指标,并对其进行统计分析。针对6种不同类型的混合料,研究不同压实次数、沥青种类、最大公称粒径以及级配类型等因素对其砂浆厚度的影响。结果表明:提出的方法适用于分析沥青混合料的砂浆厚度组成规律;砂浆厚度谱用对数正态分布模型进行拟合的效果较好;随着压实次数的增加,平均砂浆厚度及厚度谱众数均存在最小值,而砂浆集中度则存在峰值,说明过压会破坏砂浆的稳定状态,合理选择压实次数十分重要;较小的集料最大公称粒径、悬浮密实型结构以及改性沥青混合料对应的平均砂浆厚度更小,砂浆也向更小的厚度上集中,其集中度更高;级配类型和最大公称粒径的影响最为显著,沥青种类对厚度谱的集中度也有较为显著的影响,压实次数的影响虽然不大但也呈现出明显的规律性。