沥青混合料力学机理研究取得突破

日前,河南省交通科学技术研究院收到国家自然科学基金委员会正式通知,由该院胡霞光博士所承担的国家自然科学基金项目“基于离散元方法的沥青混合料劲度模量虚拟试验研究”顺利结题,这标志着这项历时三年多的关于沥青混合料力学机理分析方面的基础科学研究项目,圆满完成了项目任务书规定的各项内容,达到了国家自然科学基金委员会的要求。

据了解,由于分析工具的限制,我国关于沥青混合料的研究一直采用基于现象学的经验方法。其主要手段是通过大量的实验,从宏观尺度分析和研究沥青混合料的各种性能,不仅耗时耗资,而且结果的变异性较大,再现性差。在国际上,关于沥青混合料力学机理的研究是目前的研究热点,如美国Shrp计划后期,投入近千万美元,致力于研究沥青混合料级配与模量之间的关系,进而为沥青路面结构设计提供基础,目前已取得了一定的成果,而目前国内该领域的研究尚属空白。

据介绍,课题组从具有一定级配的粗细集料和沥青玛蹄脂组成的两相体系入手,根据各相的几何及物理信息,采用随机生成技术重构微观结构,应用离散单元力学分析方法,建立微细观力学模型,进行沥青玛蹄脂、级配碎石及沥青混合料的微细观试验研究,通过数值模拟预测其劲度模量,并研究各参数对混合料力学性能的影响。

该项研究在沥青混合料微观结构重构,材料微观本构关系,优化级配设计,沥青及沥青玛蹄脂动、静态流变特性研究,沥青混合料动态模量预测,基于离散单元方法的沥青混合料级配设计程序开发等方面均有创新成果,为深入理解沥青混合料力学机理,进而为开发更科学的沥青路面材料设计与结构设计方法提供了理论基础,对于从材料和结构两方面研究、提高沥青路面的使用性能,如高温稳定性等具有重要的指导意义。在沥青混合料动态模量预测、沥青玛蹄脂动静态力学特性等方面均达到了国际领先水平。

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