钢渣骨料多孔结构对沥青混合料低温抗裂性能的影响机制

• Published in: 北京工业大学学报 Vol. 50; no. 1; pp. 82 - 93
• Main Authors: 曾辉, 沈泽涵, 郅晓, 黄毅, 李婷玉, 陈宇亮, 肖源杰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学), 长沙 410075 2024; 湖南省交通科学研究院有限公司, 长沙 410015%中南大学土木工程学院, 长沙 410075%中国建材集团有限公司, 北京 100036%中南大学土木工程学院, 长沙 410075
• Subjects: mesoscopic damage; 钢渣; 细观损伤; steel slag; discrete element method; 沥青混合料; 低温开裂; 多孔结构; pore structure; asphalt mixture; 离散元; low-temperature cracking
• ISSN: 0254-0037
• DOI: 10.11936/bjutxb2023060007

U414; 钢渣骨料的多孔结构对沥青混合料低温抗裂性能影响的宏细观机制尚不掌握,不利于钢渣骨料沥青路面长期性能的有效保持.针对此不足,基于室内低温弯曲试验,构建了可表征钢渣骨料多孔结构的沥青混合料小梁试样精细化离散元模型,进而开展了不同的钢渣孔隙率和开口孔隙沥青填充度下的虚拟低温弯曲试验,量化分析了钢渣多孔结构对试样整体强度和细观断裂性能的影响规律及机制.试验研究结果表明:多孔钢渣骨料仅可替代粒径大于2.36 mm的粗骨料,控制钢渣加热温度并延长湿拌时间可确保沥青胶浆充分填充钢渣骨料表面孔隙;离散元数值模拟结果表明钢渣骨料表面开口孔隙附近出现应力集中,裂缝贯通钢渣开口孔隙;钢渣骨料表面孔隙率越高,则峰值应力越低,裂缝越易从开口孔隙处发育;峰值应力随钢渣骨料表面开口孔隙沥青胶浆填充度的降低而显著降低;钢渣骨料表面孔隙对沥青胶浆的吸收作用会显著影响裂缝萌生路径及混合料的低温抗裂性能,裂缝易在钢渣孔洞附近萌生,且开口孔隙无沥青填充时此裂缝扩展特征更明显;钢渣骨料表面孔隙可增强沥青-钢渣界面的黏结性能,但开口孔隙过大会导致应力集中且易萌生裂缝.在实际工程中建议控制大孔隙钢渣骨料含量,并确保沥青砂浆充分填充钢渣骨料表面孔隙,以提高其低温抗裂性能.