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《湖南大学》 2011年
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冲击荷载作用下橡胶沥青混凝土动态力学性能研究

黄海龙  
【摘要】:沥青混凝土作为一种广泛应用的工程材料,在其工作过程中除了承受静荷载的作用外,还可能承受冲击、爆炸等动荷载的作用。在道路方面,沥青混凝土材料除承受变化缓慢的准静态荷载外,由于路表的凹凸不平,车速的增大,时常还承受车载行进过程中剧烈的冲击作用。此外,在自然灾害、意外事故、恐怖袭击或战争等非常条件下,路面则可能受到较设计考虑大得多的荷载的瞬时作用,即冲击荷载或高应力波的作用。材料在此类高应变率下的特性受应力波传播效应、惯性效应等的影响,与静态、准静态下的力学参数有很大的差别。 在世界环境日益恶化的今天,橡胶沥青混凝土作为一种新型的节能环保材料,其研究使用受到了相关人士的高度重视。橡胶改性沥青是将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒,按一定比例加入基质沥青,在180°C以上的高温条件下充分拌合而成的改性沥青胶结材料。用橡胶沥青与矿物集料拌和生产的沥青混凝土具有良好的高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能。同时,由于橡胶的存在,橡胶改性沥青混凝土又潜在良好的抵抗冲击荷载的能力。 本文运用分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验技术装置,对两组沥青混凝土的动态力学性能进行研究,他们分别是普通沥青混凝土AC-13(Asphalt Concrete)和橡胶沥青混凝土RAC-13(Rubberized Asphalt Concrete),沥青玛蹄脂碎石SMA-13(Stone Mastic Asphalt)和由橡胶沥青制作的沥青玛蹄脂碎石SMRA-13(Stone Mastic Rubberized Asphalt)。试验过程中对沥青混凝土在三个温度(-20°C,25°C,60°C),三个应变率(25s-1,60s-1,110s-1)条件下进行冲击试验,通过分析其应力应变曲线,对比其动力强度和冲击韧性值,研究橡胶改性对沥青混凝土材料对抵抗动态冲击荷载的改善作用。 试验结果与分析显示:在冲击荷载作用下,橡胶的加入可以使沥青混凝土的塑性明显增强。沥青混凝土的动力强度与冲击韧性都是温度与应变率的函数,材料在常温25°C时的强度与韧性高于在低温-20°C及高温60°C时的值,材料强度与韧性随应变率的增大而单调提高;橡胶的加入一般可以提高材料强度与韧性,幅度分别最大超过200%与接近200%。橡胶沥青混凝土良好的抗冲击性能源于橡胶沥青的高粘度和混凝土内部的“石料-橡胶颗粒-石料”刚柔相间接触模式,橡胶掺量存在使材料抗冲击性能最优的值,对于本文研究所用材料这个掺量约为沥青质量的20%。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U414

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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3 项笑炎;张春晓;何翔;王武;张磊;;大变形时温度和应变率对沥青混凝土动态力学性能的影响[J];武汉理工大学学报;2012年11期
4 曾梦澜;黄海龙;彭良清;吴盛华;;冲击荷载下橡胶改性沥青混凝土的动力学性质[J];湖南大学学报(自然科学版);2011年12期
5 刘传雄;李玉龙;吴子燕;郭伟国;鬲钰焯;;混凝土材料的动态压缩破坏机理及本构关系[J];振动与冲击;2011年05期
6 曾榕彬;张远航;吴国雄;;改性沥青和聚酯纤维对AC低温性能影响研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年05期
7 曾梦澜;彭珊;黄海龙;;纤维沥青混凝土动力性能试验研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2010年07期
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10 李为民;许金余;沈刘军;李庆;;Φ100mm SHPB应力均匀及恒应变率加载试验技术研究[J];振动与冲击;2008年02期
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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5 王集;压剪式橡胶隔振器力学特性研究[D];西南交通大学;2015年
6 黄守政;加工工艺对橡胶体系中结合橡胶形成及性能影响的研究[D];华南理工大学;2015年
7 康从会;基于虚拟仪器的橡胶动态特性测试系统的研究[D];大连理工大学;2007年
8 陈晗;橡胶籽的微生物发酵脱毒及其在蛋鸡养殖上的应用研究[D];昆明理工大学;2016年
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