考虑粗集料和空隙沥青混合料粘弹性细观力学分析.pdfVIP

华 南 理 工 大 学 学 报 (自然科 学版 ) 第37卷 第7期 JournalofSouth ChinaUniversityofTechnology (NaturalScienceEdition) Vo1．37 No．7 2009年 7月 July 2009 文章编号：1000—565X(2009)07—0031．06 考虑粗集料和空隙的沥青混合料粘弹性细观力学分析木 黄晓明 李汉光 张裕卿 (东南大学 交通学院，江苏 南京 210096) 摘 要：为了分析粗集料和空隙对沥青混合料粘弹性能的影响，在Laplace空间域 内，利 用细观力学的Mori—Tanaka等效夹杂理论解决了沥青混合料的混合夹杂问题．然后基于宏 观平均场理论，根据沥青砂浆基体的粘弹性能推导了沥青混合料的粘弹性能．最后以单轴 和简单剪切应力下的预测为例，分析了粗集料和空隙对沥青混合料性能的影响．结果发 现：沥青混合料粘弹本构方程可以表示为粗集料和空隙的综合影响系数与沥青砂浆粘弹 本构方程的乘积形式；空隙和粗集料对沥青混合料的粘弹性分别起到衰减和增强作用，但 空隙的衰减作用弱于粗集料的增强作用；粗集料和空隙对沥青砂浆的综合影响体现为对 刚度的增强作用，且剪切应力下增强作用近似为单轴应力下的2倍；沥青砂浆基体泊松比 对综合影响系数的影响甚微 ，在以后的研究中可以取定值． 关键词：沥青混合料；粘弹性；细观力学；粗集料；空隙；综合影响系数 中图分类号：U416．2 文献标识码：A 粗集料和空隙在沥青混合料的性能中起到重要 切模量预测公式进行了简化，获得了沥青混合料剪 作用．目前对粗集料的研究主要集中于棱角性和表 切模量细观力学预测公式．Li等 将沥青混合料看 面构造特性等方面对混合料性能的影响，Pan¨利 作粗集料和沥青砂浆组成的两相复合材料，进一步 用复杂的图像分析仪对集料进行三维成像，定义出 将沥青砂浆看成由细集料颗粒和沥青胶浆(沥青与 形状特性指标并与现场混合料性能相联系．马林 矿粉组成)组成的两相复合材料，由此提出了两步 等 利用成像技术分析了颗粒形状系数对粗集料 法预测沥青混合料模量，预测结果与试验较为吻合． 骨架间隙率的影响．对空隙率的研究主要集中于空 另外，有些学者 。结合微观力学和粘弹性力学理 隙率 的大小对沥青混合料各种路用性能 的影 论更加准确地分析了沥青混合料的性能． 响 4．这些研究虽然 已经深入到细观层次，但大多 以上利用细观力学理论研究沥青混合料的文献 还是停留在经验指标或试验分析上，不仅研究费用 主要集中于弹性范围的模量预测，少量对沥青混合 高、效率低，且没有形成有效的力学方法，因而从力 料粘弹性本构方程的预测也局限于利用弹性一粘弹 学机理上无法认清粗集料和空隙的作用． 性相应原理直接将 已有的微观力学弹性模量预测公 这些问题的原因在于细观的分析指标转换到宏 式转换成粘弹性公式，研究对象主要是沥青玛蹄脂 观力学指标存在困难，故只能进行经验性的应用，而 材料．另外已有研究未能利用细观力学考虑空隙的 复合材料的细观力学方法为此提供 了有力的工具． 影响，特别是缺乏对空隙和粗集料作为混合物夹杂 Zhu等 认为粗集料之问没有接触，而是全部被沥 时沥青混合料粘弹性能的分析．因此，文中考虑空隙 青砂浆隔离，利用细观力学理论预测的沥