凍融循環(huán)作用下水泥瀝青復(fù)合膠漿力學(xué)性能研究.pdf

1、水泥瀝青復(fù)合膠漿(簡稱 CA復(fù)合膠漿)是由水泥、乳化瀝青及多種外加劑經(jīng)過膠結(jié)硬化形成的一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膠結(jié)材料。目前CA復(fù)合膠漿主要應(yīng)用在高速鐵路板式無砟軌道結(jié)構(gòu)及半柔性路基路面材料之中。凍融循環(huán)作用會(huì)影響到CA復(fù)合膠漿的宏觀力學(xué)性能，進(jìn)而影響到水泥瀝青復(fù)合砂漿及半柔性路面材料的服役性能。隨著我國高寒地區(qū)哈大高鐵的開通，CA復(fù)合膠漿的凍融耐久性問題已成為目前研究的重點(diǎn)。鑒于以上的工程背景，本文的主要研究內(nèi)容如下。
　　首先，建立

2、了CA復(fù)合膠漿的粘彈性本構(gòu)模型及方程，確定了凍融作用下 CA復(fù)合膠漿力學(xué)性能的試驗(yàn)方法。推導(dǎo)了CA復(fù)合膠漿的復(fù)模量及蠕變?nèi)崃康谋磉_(dá)式，確定了CA復(fù)合膠漿的材料配比。研究確定了CA復(fù)合膠漿靜態(tài)力性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及凍融循環(huán)的試驗(yàn)方法，分析了快速凍融條件下CA復(fù)合膠漿相對(duì)動(dòng)彈模量及質(zhì)量損失規(guī)律。
　　其次，建立凍融作用下CA復(fù)合膠漿的靜態(tài)本構(gòu)方程，分析了凍融循環(huán)、溫度及配比等因素對(duì)其力學(xué)性能的影響規(guī)律?；诓煌瑑鋈诖螖?shù)與溫度下CA復(fù)合

3、膠漿的蠕變?cè)囼?yàn)，結(jié)合廣義Kevin模型及分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型建立了本構(gòu)方程，分析了材料瞬時(shí)彈性模量、粘彈比例系數(shù)等材料性能參數(shù)隨凍融次數(shù)的變化規(guī)律，分析了溫度及材料配比等因素對(duì)CA復(fù)合膠漿力學(xué)性能的耦合影響。
　　再次，基于動(dòng)態(tài)頻率掃描試驗(yàn)，建立了凍融作用下 CA復(fù)合膠漿的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程，分析了動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響因素，采用分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型及3鏈Kevin模型描述實(shí)際頻率范圍內(nèi)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，分析瞬時(shí)彈性模量、粘彈比例系數(shù)的變化趨勢；采用13鏈

4、Kevin模型描述擴(kuò)展頻率范圍內(nèi)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，分析瞬時(shí)彈性模量、相位角等參數(shù)的變化規(guī)律。研究了溫度及材料配比等因素對(duì)CA復(fù)合膠漿動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。
　　最后，建立了CA復(fù)合膠漿蠕變損傷的本構(gòu)方程，分析了凍融循環(huán)作用下孔隙結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律。研究了考慮材料損傷條件下材料力學(xué)性能參數(shù)的變化規(guī)律，分析得到了CA復(fù)合膠漿力學(xué)性能參數(shù)隨凍融次數(shù)變化的預(yù)測公式。采用壓汞試驗(yàn)分析了CA復(fù)合膠漿經(jīng)過凍融循環(huán)作用后孔隙結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，初步分析了凍融