再生沥青混合料细观结构与力学行为研究

再生沥青混合料是一种复杂多相的混合体，各成分的性能差异及其不同的空间结构形态，将直接影响其力学性能。项目首先针对再生沥青混合料各组成成分分别进行结构和基本力学性能试验，研究再生沥青和再生沥青胶浆的组分结构及其流变性能随之变化的规律，提出有关的结构模型和材料流变本构模型；研究提出集料几何特征和力学性能指标，建立集料损伤本构模型及其与沥青胶浆界面模型。然后对不同条件下的再生沥青混合料进行CT扫描等细观结构试验，研究细观结构随不同因素的变化规律，并建立细观结构模型。进行再生沥青混合料蠕变、强度等力学性能试验，研究它们随细观结构的变化规律，建立相应的力学性能与细观结构的辩证关系。在此基础上，研究开发再生沥青混合料细观力学虚拟实验技术，开展再生沥青混合料的细观结构与力学行为的数值模拟分析，并与实测结果对比验证，同时从细观层面阐释再生沥青混合料的力学行为。最终总结提出再生沥青混合料结构理论。

再生沥青混合料作为一种复杂多相的混合体，其组成成分新旧沥青（有时还有再生剂）、新旧集料、新旧沥青胶浆（或砂浆）等的性能差异，以及它们在空间呈现的不同结构形态，将直接影响其强度、流变、疲劳等力学性能。这些结构形态和性能会因道路自然环境条件、旧沥青路面老化损坏程度、新旧料掺配比例、再生剂或其它外掺料的使用、再生方式等方面的差异性而表现不同。有必要提出一种有别于常规沥青混合料的新的结构理论阐释再生沥青混合料的结构形态及其变化，并结合不同结构形态下再生沥青混合料的力学行为研究，从细观结构上解释其力学行为。.因此，本项目采用宏观性能与细观结构分析相结合、试验与理论研究相结合的方法，在测试旧沥青及其混合料组分、结构和性能的基础上，试验研究了旧沥青种类及其老化程度、再生剂类型和新旧沥青、再生剂掺配比例等因素对再生沥青组分结构及流变性能的影响规律，提出有关的再生沥青流变本构模型。研究了集料力学性能热衰减规律、集料表面再生沥青性能厚度效应和界面性能，建立了再生沥青分层结构模型及其与集料界面模型。利用CT图像中不同类型岩石灰度的差异性，提出了新旧集料识别技术和数字图像处理技术。对不同再生条件下的再生沥青混合料进行CT扫描细观结构试验，研究了其细观结构随不同因素的变化规律，建立细观结构模型。在此基础上，研究开发了再生沥青混合料细观力学数值模拟技术，开展再生沥青混合料的细观结构与力学行为的数值模拟分析，与实测结果进行了对比验证，并探讨了再生工艺参数对再生沥青混合料细观结构力学行为的影响。.从而可以根据不同自然环境与交通条件对材料力学性能的要求，进一步丰富完善旧沥青可再生利用的技术指标体系，修订或重新提出再生沥青及再生沥青混合料设计方法及其性能评价标准体系、再生沥青路面施工工艺与质量控制体系。