沥青混凝土冻融断裂特性与损伤机理研究

目的 研究冻融循环对沥青混凝土抗剪强度参数、弹性模量及断裂性能的影响规律,为防治季冻区路面冻融灾害提供科学依据.方法 采用冻融循环试验和三轴压缩试验测定沥青混凝土的抗剪强度参数变化规律;采用半圆劈裂试验研究冻融循环对沥青混凝土断裂性能的影响规律;基于ABAQUS数值计算软件XFEM扩展元程序模拟沥青混凝土裂隙动态扩展规律,并对开裂过程的损伤耗散能进行动态采集;基于Griffith断裂理论推导出拉-剪组合状态下沥青混凝土Ⅰ型、Ⅱ型断裂应力强度因子计算方法,揭示裂隙倾角对沥青混凝土裂隙扩展路径的影响机理.结果 沥青混凝土的抗剪强度、弹性模量及弯拉强度均随着冻融循环次数增加出现降低的现象;沥青混凝土车辙深度随冻融循环次数增多而增长;沥青混凝土的抗高温变性能力随循环性次数增多而逐渐弱化.结论 椭圆形断裂强度准则可较好地描述冻融效应下沥青混凝土复合裂隙断裂韧性特征,所提出的应力强度因子可较好地描述沥青混凝土开裂特征;开展本研究对于季冻区沥青混凝土路面冻融灾害防治具有重要意义.