基于虚拟劈裂试验研究影响沥青混合料低温抗裂性能的因素

首先使用X-ray CT扫描粗集料,在软件PFC3D中重建粗集料颗粒,按照集料级配设计随机生成各档集料,构建沥青砂浆相,同时结合空隙相的实际分布,在重力作用和伺服机制控制下生成沥青混合料虚拟试件;随后设置合适的接触模型以及微观参数,进行虚拟劈裂试验,对影响沥青混合料低温性能的因素进行分析。结果表明:使用虚拟劈裂试验来研究沥青混合料的低温抗裂性能是可行的;增大沥青砂浆间以及粗集料与沥青砂浆间的黏结强度可以提升沥青混合料的低温抗裂性能;增大粗集料体积分数和空隙率会减弱沥青混合料的低温抗裂性能;粗集料摩擦系数与沥青混合料的低温抗裂性能无明显相关性。

沥青混合料劈裂试验的颗粒流程序模拟研究

为了从细观角度模拟分析沥青混合料的低温开裂行为,选取了4种集料类型、4种矿料级配类型,运用颗粒流程序PFC2D内置"Fish"语言,重构了包含沥青砂浆和粗集料在内的沥青混合料细观数字试件,采用离散元方法实施了虚拟劈裂试验。研究结果表明:离散元模拟得到的劈裂抗拉强度与室内试验结果的匹配程度较好;试件在加载至峰值荷载前,内部已萌生一定数量微观裂纹,极值点荷载后微观裂纹数量大幅增加;高强度集料组成的混合料基本沿着集料与砂浆的界面发生破坏,低强度集料则部分会被裂纹贯穿;基于颗粒流程序的虚拟劈裂试验可以作为研究沥青混合料断裂特征的辅助手段。