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沥青混合料抗裂性能对于路面裂缝研究至关重要,半圆弯曲试验是评价这一性能的重要手段,而其关键参数——温度、加载速率、试件厚度对试验结果的影响尚未明确、粘弹性断裂临界判据尚未推广,限制了半圆弯曲试验在抗裂性能评价领域的进一步发展。对此,开展中低温沥青混合料半圆弯曲断裂试验关键参数的研究,进行断裂过程的粘弹性分析具有重要的实际意义。
首先,本文开展AC-13、SMA-13两种级配混合料,5种试件厚度、7种温度、12种加载速率的半圆弯曲断裂试验,分析了弯拉强度、峰前断裂能、峰后断裂能、峰值位移、弯拉指数五种指标的变化规律,建立了各个指标与加载速率关系曲线。
其次,基于半圆弯曲断裂试验荷载-位移曲线各个指标的分析,通过层次分析法,提出综合抗裂性能指标:抗开裂指数 FRI、抗裂缝指数 CRI,试验变异性与区分度两个层面验证了指标的有效性,并确定了不同温度下的最佳加载速率。
再次,基于AC-13、SMA-13两种级配的半圆弯曲动态模量、储能模量、相位角主曲线,分析了两种级配的粘弹性响应特征,并通过数值拟合与解析极限法获得了AC-13与SMA-13两种级配的Burgers模型粘弹性参数,进而利用应力增长率等效原则,关联了半圆弯曲断裂试验与Burgers模型参数,由此得到沥青混合料粘弹性断裂判据——最大能量释放率。
最后,通过SMA-13与AC-13级配最大能量释放率主曲线,验证了该指标作为极限粘弹性参数的区分性,并研究SMA-13与AC-13混合料在不同加载速率下的临界断裂特征;阐明了最大能量释放率与荷载-位移曲线的各个指标之间存在的二次多项式强相关关系,从而将裂缝尖端极限状态与宏观抗裂指标联系起来。
本文确定了半圆弯曲断裂试验关键参数,提出了综合评价指标CRI与FRI,计算了粘弹性极限状态的最大能量释放率,完善了半圆弯曲受力模式下粘弹性断裂分析的理论框架,从而推动半圆弯曲试验在抗裂性能评价方面的发展。
首先,本文开展AC-13、SMA-13两种级配混合料,5种试件厚度、7种温度、12种加载速率的半圆弯曲断裂试验,分析了弯拉强度、峰前断裂能、峰后断裂能、峰值位移、弯拉指数五种指标的变化规律,建立了各个指标与加载速率关系曲线。
其次,基于半圆弯曲断裂试验荷载-位移曲线各个指标的分析,通过层次分析法,提出综合抗裂性能指标:抗开裂指数 FRI、抗裂缝指数 CRI,试验变异性与区分度两个层面验证了指标的有效性,并确定了不同温度下的最佳加载速率。
再次,基于AC-13、SMA-13两种级配的半圆弯曲动态模量、储能模量、相位角主曲线,分析了两种级配的粘弹性响应特征,并通过数值拟合与解析极限法获得了AC-13与SMA-13两种级配的Burgers模型粘弹性参数,进而利用应力增长率等效原则,关联了半圆弯曲断裂试验与Burgers模型参数,由此得到沥青混合料粘弹性断裂判据——最大能量释放率。
最后,通过SMA-13与AC-13级配最大能量释放率主曲线,验证了该指标作为极限粘弹性参数的区分性,并研究SMA-13与AC-13混合料在不同加载速率下的临界断裂特征;阐明了最大能量释放率与荷载-位移曲线的各个指标之间存在的二次多项式强相关关系,从而将裂缝尖端极限状态与宏观抗裂指标联系起来。
本文确定了半圆弯曲断裂试验关键参数,提出了综合评价指标CRI与FRI,计算了粘弹性极限状态的最大能量释放率,完善了半圆弯曲受力模式下粘弹性断裂分析的理论框架,从而推动半圆弯曲试验在抗裂性能评价方面的发展。