【《关于沥青混凝土配合比设计以及力学性能方面的研究国内外文献综述》3600字】

关于沥青混凝土配合比设计以及力学性能方面的研究国内外文献综述1.1沥青混凝土配合比研究沥青混合料的配合比是决定其性能的最主要因素，配合比选择的本质就是确定沥青混凝土各组成材料含量的过程。马歇尔试验方法是国内以及国外其他地区使用的最早的方法，通过对沥青混凝土试件的孔隙率、稳定度、流值、有效沥青饱和度等指标进行综合分析来确定最佳油石比。余梁蜀[17]等人在研究沥青混凝土心墙材料的垫层配合比过程中，用剪切流变试验的方法，研究出了垫层的初选配合比，并成功地验证了该配合比满足工程防渗要求。潘登科[18]通过小梁弯曲试验来选择沥青混凝土的配合比，研究了抗弯性能在不同加载速率下的变化特征，提出了该方法在沥青混凝土的配合比选择过程中的优势及力学特性规律。余华英[19]等选取了21种配合比，制成沥青混凝土标准马歇尔试件进行孔隙率试验，在试验的基础上，应用灰色关联分析的方法，研究了沥青混凝土级配参数对孔隙率的影响，得到了三大配合比参数对孔隙率影响的排序依次为：级配指数>油石比>填料含量，为实际工程优选沥青混凝土的配合比奠定了基础。宋日英[20]研究了沥青含量对沥青混凝土力学特性的影响，试验结果表明，随着沥青含量的提高，沥青混凝土强度先提高而后下降，存在一个最优沥青含量。周春[21]通过分析5种不同温度（5、10、15、20、25℃）和5种不同油石比（6.0%、6.3%、6.6%、6.9%、7.2%）下沥青混凝土劈裂试验的结果，得到不同温度下最佳油石比的参数范围为6.6%~6.9%，并且利用熵值法模型计算不同温度下最佳油石比参数，利用回归方程得到温度与油石比的关系式。刘杰[26]等依托某工程沥青混凝土面板配合比设计，研究低温条件下，不同厂家生产的沥青、不同填料含量以及不同油石比对水工沥青混凝土抗裂性能的影响规律，发现这些因素均对沥青混凝土的力学性能影响显著。1.2沥青混凝土力学性能研究沥青混凝土作为沥青的混合物，是由粗骨料、细骨料、填料以及水工用沥青材料，在严格的控制条件下拌制而成的混合料，由于其构成特点所以力学性能也比较复杂。原材料、配合比参数、试件成型方法和试验条件（温度、加载速率和加载方式）等，这些因素均对沥青混凝土的力学性能有较大影响。Breth和Schwab[22]在1973年首次在抗震力学领域对水工沥青混凝土进行了研究，他们得出的结论是沥青混凝土在地震荷载作用下表现为弹性体的力学特性。凯里·赫格(KaareHoeg)[23]教授通过试验研究了不同成型方法对沥青混凝土力学性质的影响，分别按马歇尔（Marshall）压实法、振动压实法（持续轴向加载）、静态压实法（轴向静压）、回转器压实法、现场压实方法等五种不同的成型方法制备初始密实度相同的试样，然后进行三轴试验；试验结果表明，回转器压实的试件与其它四种方法成型的试件相比，具有较高的强度和模量，其他三种室内成型方法中马歇尔击实法制备的试的强度与破坏应变和现场压实钻孔取芯试件差别最小。随后，Eguchi[24]通过循环加载的方式研究了土料与结构接触面动力力学特性，此次试验研究采用单剪仪设备对试验数据分析，得到随着其接触面粗糙程度越高，摩擦角逐渐减小最终趋于稳定值，并且应变软化现象一般出现在循环加载初期接触面部位。JohnJ.Bowders[25]等对英国Megget沥青混凝土心墙坝进行史密斯三轴试验研究，油石比B=6.8%，当地年平均气温10℃，取三种不同试验围压，试验研究结果表明：试验破坏应力随围压的增大有增长的趋势。任少辉[27]通过对相同的试样在相同的温度下按4种应变速率进行静三轴试验，研究了应变速率对沥青混凝土力学性能的影响。试验成果表明在其它条件相同的情况下，加载速率越大，试样的强度越高，体变也越大。王善兴[30]为更好评价沥青混合料低温性能，基于弯曲梁蠕变试验、约束试件温度应力试验和小梁弯曲试验，研究了沥青、级配指数对沥青混合料低温性能影响规律。发现温度降低，沥青抗变形能力降低，导致沥青混合料脆性增加。宁致远[31]等对-30℃~30℃（每级实验温差为10℃）下沥青混凝土的抗压性能试验做了深入研究，主要分析温度对沥青混凝土抗压性能的影响，推断出-10℃~0℃为沥青混凝土的应力应变曲线特性变化的临界温度区间，并在此基础上，对试件做了渗透试验分析经荷载和温度作用后水工沥青混凝土在不渗漏的情况下可承受的极限应变和应力状态。1.3沥青混凝土本构模型研究本构模型即材料的应力应变模型，是用来描述材料的力学特性（应力-应变-强度关系）的数学表达式。沥青混凝土的本构模型是从土体的本构模型中衍生而来，但由于沥青混凝土材料的特殊性，其力学性能较为复杂。目前国内对于路用沥青的性能研究相对成熟，对于水工沥青混凝土的模型问题研究相对较少。李志强[32]等在三峡茅坪溪沥青混凝土心墙材料大量的三轴试验试验成果基础上，对沥青混凝土力学特性进行了研究，发现沥青混凝土抗剪强度包络线随着侧压力的增加而呈非线性变化，强包络线在高围压下向下弯曲。考虑到沥青混凝土的强度非线性，提出了可以采用公式来计算沥青混凝土强度。叶永[33]等基于水工沥青混凝土静三轴试验，利用改进的灰色关联模型，研究了邓肯张模型参数与加载速率之间的关系，并通过计算相关联度，确定了本构参数与加载速率之间的关系，发现沥青混凝土本构模型各组成参数受加载速率的影响次序为n>C>φ>m>K>Kb。王建祥[34]等采用邓肯张双曲线模型,对新疆某沥青混凝土心墙坝进行有限元数值模拟，通过分析模型参数对沥青混凝土心墙的最大水平和竖向位移的影响得到，黏聚力c、内摩擦角φ、初始模量基数K对心墙的最大位移影响较大，其它参数对最大位移影响则相对较小。刘璇[35]等基于颗粒散元理论，选择平行黏结模型（材料单元间的接触本构模型）和合适的细观力学参数，运用颗粒流PFC3D软件模拟沥青混凝土的应力应变曲线，与室内三轴试验结果基本一致。KaareHoeg[36]等通过对沥青混凝进行长期蠕变试验发现，沥青混凝土在低偏应力条件下达到蠕变稳定状态，但继续蠕变至在高偏应力条件下失效。确定了沥青混凝土的塑性屈服边界（PYB），提出了一种简化的材料模型（式1-1）使用相应的黏聚力和内摩擦角，用与摩尔库伦准则相同的分析式来计算，（1-1）其中，p代表屈服强度，c为黏聚力，φ为内摩擦角。1.4研究现状评述上文对国内外关于沥青混凝土配合比设计以及力学性能方面的研究现状进行了文献综述，可以看到目前国内外学者对水工沥青混凝土力学性能方面已经进行了较多的研究，有些有些结论已经得到了大家的认可。目前对影响沥青混凝土力学性能的多个因素如配合比参数、试件成型方法和试验条件（温度、加载速率和加载方式）等也基本都进行了研究，但是缺乏温度对沥青混凝土力学性能影响的系统性研究，尤其温度对静三轴试验的系统性研究，因此基于静三轴试验，本文主要研究不同温度下沥青混凝土的力学性能。现有研究大多都是用邓肯张模型来计算沥青混凝土力学参数，或者基于试验提出一种适用模型，很少深入研究邓肯张模型在不同温度下的拟合性，即邓肯张模型的适用温度区间，所以通过对实际偏应力与邓肯张模型计算的理论偏应力之间进行拟合分析，以填补沥青混凝土本构模型研究方面的欠缺，并且有助于提高沥青混凝土力学参数计算的准确性。参考文献岳跃真，郝巨涛，孙志恒等．水工沥青混凝土防渗技术[M]．化学工业出版社，2007.陈拴发，陈华鑫，郑木莲等．沥青混合料设计与施工[M]．化学工业出版社，2006.刘立新.沥青混合料粘弹性力学及材料学原理[M]．人民交通出版社，2006.朱晟.沥青混凝土防渗体力学特性研究与茅坪溪土石坝安全分析[D].河海大学博士论文，2006.叶永．沥青混合料粘弹塑性本构模型的实验研究[D]．华中科技大学博士论2013.沙庆林．多碎石沥青混凝土SAC系列的设计与施工[M]．人民交通出版社，2005.谭凡.沥青混凝土心墙材料力学性能研究-静三轴与动三轴试验研究[D].长江科学院硕士论文.2012.郝巨涛.国内沥青混凝土防渗技术发展中的重要问题［J］.水利学报，2008，39（10）：1213-1219．V.MoTin.EvolutionoftheCapollarynetworkinaReactivePoederConcreteDuringHydrationProcess[J].CementandConcreteRe-search.2002，32：1907-1914.AbstractsofEcoSummit2005—EcologicalComplexityandSustainability—Challenges&Opportunitiesfor21stCentury’sEcology[C],2005.陈松，宁聪，王岩，等．某水库沥青混凝土心墙坝有限元计算分析[J].水利与建筑工程学报，2016.14(6):152-156．[12]王建祥，唐新军，凤炜．土石坝沥青混凝土心墙材料参数对其工作性状的影响[J].南水北调与水利科技，2013.11(4):178-181．[13]朱晟，张美英，戴会超．土石坝沥青混凝土心墙力学参数反演分析[J]．岩土力学，2009，30(3):635-639．[14]余林.沥青混凝土心墙高坝应力应变特性初探[J].水利与建筑工程学报，2016，14(6):107-112，125．[15]郭鹏飞，何建新，刘亮，等．浇筑式沥青混凝土配合比设计优选方法研究[J].水利与建筑工程学报2012，10(4):42-46．[16]杨全民，孙振天.沥青混凝土防渗结构在我国坝工建设中应用现状和远景:2002年水工专委会学术交流会议,2002[C].[17]余梁蜀，王文进，屈漫丽等.沥青混凝土心墙基座垫层料配合比的试验研究[J].西安理工大学学报,1998(02):81-85.[18]潘登科.温度和加荷速率对水工沥青混凝土性能影响分析及三轴卸荷试验研究[D].西安理工大学硕士论文，2010.[19]余华英，韩守都.配合比参数对水工沥青混凝土防渗性能影响的试验研究[J].水资源与水工程学报，2010，21(5):145-148.[20]宋日英，李明霞，陈宇.沥青含量对浇筑式沥青混凝土力学特性的影响[J].人民长江.2011,42(10).[21]周春.基于表面理论碾压式沥青混凝土配合比参数优化试验研究[D].西安理工大学硕士论文，2019.[22]HB,H.S.ZurEignungdesasphaltbetonsfurdieInnendictungvonstaudammen.[J].WassewirtschaftStuttgartGermany,1973,11(69):48-51.[23]K.Hoeg,Wangweibiao.Asphaltcoreembankmentdams-effectsofcompactionmethodonstress-strain-strengthcharacteristicsofasphaltconcrete[J].NGIREPORT9803023-15AUGUST1999.[24]Eguchi,M.Frictionalbehaviorbetweendensesandandsteelunderrepeatedloading[D].