【摘 要】
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水工沥青混凝土作沥青的混合物,具有较好的抗渗性能和耐久性等性能,所以被广泛应用于大型坝工结构建筑物中,而沥青混凝土心墙坝则被认为是最具发展前景的坝型,也是目前国内外最为常见的一种水工坝型。对于心墙坝的力学参数等性能,可以通过静三轴试验进行分析,并且也可以基于静三轴试验利用邓肯张模型来计算其力学参数。此外各地区工程由于工程环境条件的差异,尤其南北方气候差异比较大,而沥青混凝土心墙坝需要综合考虑到水工
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水工沥青混凝土作沥青的混合物,具有较好的抗渗性能和耐久性等性能,所以被广泛应用于大型坝工结构建筑物中,而沥青混凝土心墙坝则被认为是最具发展前景的坝型,也是目前国内外最为常见的一种水工坝型。对于心墙坝的力学参数等性能,可以通过静三轴试验进行分析,并且也可以基于静三轴试验利用邓肯张模型来计算其力学参数。此外各地区工程由于工程环境条件的差异,尤其南北方气候差异比较大,而沥青混凝土心墙坝需要综合考虑到水工坝体的实际运行工作温度,所以我们有必要针对不同温度下的沥青混凝土的力学性能问题展开研究。当前国内外关于水工沥青混凝土力学参数的研究中,运用最多的是邓肯张模型,但由于沥青的温度敏感性,就导致了沥青混凝土在不同温度下的表现形式也完全不同,通常来说随着温度升高沥青混凝土材料有一个从脆性到黏弹性转变的过程,因此对沥青混凝土本构模型的研究也成为了沥青混凝土理论研究领域的重大课题。本文以某工程项目运来的材料作为试验原材料,以沥青混凝土静三轴试验为基础,研究其力学性能随温度的变化规律。对于静三轴试验结果以邓肯张模型为理论依据,研究了模型参数随温度的变化规律,并且运用统计学思想分析了不用温度下该模型的拟合度。本文的主要研究内容及成果如下:(1)在原材料检测合格的基础上,进行配合比设计研究。首先运用正交试验设计9组配合比并对其进行劈裂试验,劈裂试验的结果运用极差分析法计算,得到3组初选配合比。然后对初选的3组配合比进行压缩试验、拉伸试验、小梁弯曲试验、渗透试验、水稳定性试验、静三轴试验和马歇尔稳定度及流值试验等一系列力学性能试验,最终确定一组最优配合比为油石比6.5%,填料用量1 1%,级配指数0.39。(2)对上述配合比(油石比6.5%,填料用量11%,级配指数0.39)进行静三轴试验研究,主要分析4种不同温度(4℃、10℃、16℃和22℃)以及四种不同围压(0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa和0.9MPa)下的沥青混凝土静三轴试验结果,包括应力应变曲线随温度的变化规律,体积变形与轴向变形随温度的变化规律以及破坏偏应力随温度的变化规律。试验结果表明沥青混凝土温度越高,其破坏偏应力越小即破坏强度越小,并且偏应力整体越低,应力软化现象较明显,剪胀现象越明显。(3)对沥青混凝土静三轴试验数据利用邓肯张双曲线模型进行处理和分析,分析各参数随温度的变化规律,发现沥青混凝土各项参数均随试验温度的增加逐渐减小,只有体变模量指数随温度增加。然后用邓肯张模型得出的试验参数反向计算沥青混凝土的理论偏应力,并用统计学思想计算理论偏应力与试验偏应力的相关系数、估计标准误差和拟合优度三个指标。分析不同温度下邓肯张模型与试验曲线的拟合度,得出邓肯张模型在低温低围压状态下拟合较好,但是其不能模拟沥青混凝土的软化现象,所以在高温高围压状态下沥青混凝土的力学性能并不符合邓肯张双曲线模型。
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