沥青混合料颗粒体系细观特性与力学行为

本书针对颗粒材料的本质属性，采用理论分析、试验研究、数值模拟与工程验证相结合的方法，对沥青混合料颗粒体系细观特性与力学行为进行系统研究。基于铺展原理，提出了集料复合几何特征量化表征方法；分析了矿料-沥青混合颗粒体系界面黏结与润滑效应，探讨沥青混合料的离析形成机理和控制方法；提出了压实过程中的矿料-沥青混合颗粒体系迁移行为评价方法及参数，建立了骨架接触与密实模型；提出了颗粒界面滑移特性评价方法及力学参数，揭示沥青混合料的骨架强度形成、结构演化及失效机制，给出了沥青混合料优化设计方法。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 沥青混合料的组成设计 1
1.1.2 沥青混合料的施工控制 3
1.1.3 沥青混合料的服役性能 4
1.1.4 沥青混合料的细观特性 5
1.2 矿料颗粒特征及迁移特性研究进展 7
1.2.1 矿料颗粒几何特征 7
1.2.2 矿料颗粒尺寸效应 9
1.2.3 矿料颗粒迁移特性 9
1.3 沥青混合料界面效应及力学特性研究进展 10
1.3.1 矿料颗粒界面接触摩擦特性 10
1.3.2 沥青混合料界面交互作用 11
1.3.3 沥青混合料的抗剪特性 12
1.4 沥青混合料集料分布、离析行为与压实特性研究进展 14
1.4.1 集料分布及评价方法 14
1.4.2 沥青混合料的离析行为 15
1.4.3 沥青混合料的压实特性 16
参考文献 17
第2章 矿料几何特征及复合特性 24
2.1 矿料几何特征及评价方法 24
2.1.1 矿料几何特征评价指标 24
2.1.2 现有集料几何特征评价方法 30
2.1.3 新型集料几何特征测试方法 31
2.2 基于AIMS II 系统的矿料几何特征评价方法 32
2.2.1 集料图像采集系统 32
2.2.2 评价指标 33
2.2.3 试验材料与方法 35
2.3 单粒径矿料颗粒几何特征 37
2.3.1 矿料形状特征 37
2.3.2 矿料表面纹理 38
2.3.3 矿料棱角性 39
2.4 级配矿料复合几何特征参数 40
2.4.1 复合形状指数 40
2.4.2 复合纹理指数 41
2.4.3 复合棱角指数 42
2.5 级配矿料复合几何特征 42
2.5.1 复合形状特征 44
2.5.2 复合纹理特征 45
2.5.3 复合棱角特征 46
参考文献 47
第3章 矿料颗粒体系界面接触摩擦特性及迁移行为 49
3.1 矿料颗粒体系接触摩擦测试方法 49
3.1.1 颗粒性材料接触特性评价方法 49
3.1.2 矿料颗粒体系接触摩擦试验方法 50
3.2 单粒径矿料颗粒体系的界面接触摩擦特性 54
3.2.1 评价指标 54
3.2.2 界面接触摩擦特性 55
3.3 级配矿料颗粒体系的界面接触摩擦特性 58
3.3.1 评价指标 59
3.3.2 接触摩擦力学指标 61
3.3.3 接触摩擦曲线波动特性 62
3.3.4 复合几何特征与接触摩擦特性的关系 63
3.4 矿料颗粒体系细观力学特性 65
3.4.1 接触摩擦虚拟试验方法 65
3.4.2 接触摩擦虚拟试验评价参数 67
3.4.3 接触摩擦细观特性 68
3.5 矿料颗粒体系的动态迁移行为 75
3.5.1 颗粒运动状况 75
3.5.2 配位数与接触数 75
3.5.3 接触力的变化 76
3.5.4 接触力链的变化 77
参考文献 79
第4章 矿料-沥青混合颗粒体系界面黏结与润滑效应 81
4.1 试验方案 81
4.1.1 试验材料 81
4.1.2 试验方法 83
4.2 混合颗粒体系界面黏结/润滑温度转变行为 84
4.2.1 界面黏结/润滑转变行为模型 84
4.2.2 界面黏结/润滑的温度转变区间界定 85
4.2.3 混合颗粒体系界面黏结/润滑效应 86
4.3 混合颗粒体系界面黏结特性 89
4.3.1 矿料界面沥青膜黏结强度测试 89
4.3.2 矿料界面沥青力学转变行为 92
4.3.3 沥青混合料颗粒体系界面黏结特性 97
4.4 混合颗粒体系界面润滑效应 99
4.4.1 界面黏润状态过渡特性 99
4.4.2 界面润滑特性 100
4.5 基于界面效应的沥青混合料拌和及压实温度确定 104
4.5.1 沥青混合料的工作性评价方法 104
4.5.2 界面效应对沥青混合料工作性的影响 105
4.5.3 沥青混合料拌和及压实温度确定方法 107
参考文献 109
第5章 沥青混合料集料离析特性及控制方法 110
5.1 沥青混合料离析成因 110
5.2 沥青混合料集料级配离析评价方法 111
5.2.1 测试原理 111
5.2.2 集料离析模拟装置开发 113
5.2.3 离析评价参数 117
5.2.4 离析特性 118
5.3 沥青混合料级配离析机理 121
5.3.1 矿料颗粒体系离析机理 121
5.3.2 颗粒界面效应与沥青混合料级配离析的关系 126
5.4 矿料级配离析对沥青混合料性能的影响 127
5.4.1 不同离析程度的沥青混合料设计 127
5.4.2 集料离析对压实特性的影响 130
5.4.3 集料离析对高温稳定性的影响 133
5.4.4 集料离析对水稳定性的影响 136
5.4.5 集料离析对低温抗裂性的影响 138
5.5 矿料级配离析控制措施 139
5.5.1 级配离析控制 139
5.5.2 抗离析级配优化设计方法 140
参考文献 141
第6章 沥青混合料压实特性及作用机制 143
6.1 压实过程矿料迁移的PFC3D 数值模拟方法 143
6.1.1 沥青混合料虚拟试件构建 144
6.1.2 接触模型选择 150
6.1.3 虚拟压实试验 154
6.2 压实过程中的矿料颗粒追踪方法 155
6.2.1 矿料颗粒标记 155
6.2.2 分步旋转压实方法 156
6.2.3 矿料迁移量化表征 158
6.2.4 虚拟压实模型验证 159
6.3 压实过程中沥青混合料空间结构形成及演变机制 160
6.3.1 压实过程中的矿料迁移特性 160
6.3.2 沥青混合料空间结构演变过程 165
6.3.3 沥青混合料骨架接触特性 168
6.3.4 沥青混合料骨架密实模型 174
参考文献 175
第7章 沥青混合料颗粒界面滑移特性及评价方法 176
7.1 轴向剪切滑移试验 176
7.1.1 试验装置和方法 176
7.1.2 评价指标 179
7.1.3 评价指标优选 180
7.2 沥青混合料轴向剪切滑移特性 181
7.2.1 环境温度对轴向剪切滑移特性的影响 181
7.2.2 级配组成对轴向剪切滑移特性的影响 181
7.2.3 沥青用量对轴向剪切滑移特性的影响 183
7.2.4 沥青性质对轴向剪切滑移特性的影响 184
7.3 扭转剪切滑移试验 185
7.3.1 试验装置 187
7.3.2 试验条件 189
7.3.3 试验方法 189
7.3.4 评价指标 190
7.4 沥青混合料扭转剪切滑移特性 193
7.4.1 级配组成对扭转剪切滑移特性的影响 193
7.4.2 沥青性质对扭转剪切滑移特性的影响 195
7.4.3 沥青用量对扭转剪切滑移特性的影响 197
7.4.4 环境温度对扭转剪切滑移特性的影响 199
7.5 两种加载模式的剪切滑移特性对比 200
7.5.1 轴向剪切滑移与扭转剪切滑移相关性 200
7.5.2 轴向剪切滑移与扭转剪切滑移对比 201
参考文献 203
第8章 沥青混合料细观结构演化及力学行为 204
8.1 沥青混合料细观结构模型 204
8.1.1 颗粒界面平行黏结模型 205
8.1.2 颗粒界面平行黏结模型参数 206
8.2 沥青混合料结构演化 207
8.2.1 结构演化表征参数 209
8.2.2 结构演化特性 212
8.3 沥青混合料颗粒迁移特性 216
8.3.1 颗粒迁移表征参数 216
8.3.2 颗粒迁移特性 218
8.4 沥青混合料的变形行为及细观力学机制 224
8.4.1 沥青混合料荷载变形行为 224
8.4.2 矿料颗粒迁移与荷载变形的关系 228
8.4.3 沥青混合料变形的细观力学机制 229
参考文献 232
第9章 基于颗粒体系细观特性的沥青混合料组成优化设计 234
9.1 概述 234
9.1.1 矿料级配设计方法 234
9.1.2 最佳油石比确定方法 236
9.2 集料级配优化设计 236
9.2.1 集料优选 236
9.2.2 级配优化设计参数 238
9.2.3 级配优化设计方法 240
9.2.4 级配优化设计示例 241
9.3 基于界面滑移的沥青混合料最佳油石比确定方法 244
9.3.1 沥青混合料最佳油石比确定方法 244
9.3.2 沥青混合料最佳油石比确定示例 245
9.3.3 沥青混合料最佳油石比验证 249
9.4 沥青混合料变形预估 251
9.4.1 沥青混合料变形预估模型参数 251
9.4.2 沥青混合料变形预估模型构建 252
9.4.3 沥青混合料变形预估验证 255
9.4.4 沥青混合料性能预测 257
参考文献 258