沥青混合料抗剪特性的多尺度研究.docx

沥青混合料抗剪特性的多尺度研究
摘要：
沥青混合料是路面结构中至关重要的组成部分。抗剪特性作为评价沥青混合料质量的重要指标，其研究已经成为当前沥青混合料研究的热点。本文介绍了沥青混合料抗剪特性的多尺度研究方法，主要包括宏观尺度、介观尺度和微观尺度三个方面。其中，宏观尺度研究了沥青混合料的宏观力学性能，介观尺度研究了沥青混合料内部微观结构对抗剪特性的影响，微观尺度则研究了沥青混合料中沥青和骨料的结合力及其对抗剪性能的贡献。最后，对沥青混合料抗剪特性的未来研究进行了展望。
关键词：沥青混合料；抗剪特性；多尺度研究；力学性能；微观结构
1.引言
沥青混合料是路面结构中最重要的组成部分之一。其质量的高低直接影响着道路的使用寿命和安全性能。而抗剪特性是评价沥青混合料性能的重要指标之一。因此，研究沥青混合料的抗剪特性对提高道路使用寿命和确保交通安全至关重要。
目前国内外学者已开展了多方面的沥青混合料抗剪特性研究，但绝大部分研究都处于单尺度阶段，难以全面揭示沥青混合料内部结构和组成对抗剪性能的影响。因此，本文将综述沥青混合料抗剪特性的多尺度研究现状，旨在为该领域的研究提供思路和方法。
2.沥青混合料抗剪特性的多尺度研究
2.1宏观尺度研究
宏观尺度的破坏行为是研究沥青混合料抗剪特性的重要方面之一。即使在宏观尺度至上的研究中，不同沥青混合料的破坏特性也可以提供重要信息。
目前传统的研究方法主要是使用试验，比如针孔渗透试验（RTFOT）、高温筛分试验等。但是，这样的试验方法成本高、耗时长、结果难以重复。
随着数值仿真技术的进一步发展，越来越多的学者开始运用有限元等方法研究宏观尺度下混合料的抗剪特性。例如，Grave等学者开发了一个基于能量法的非线性有限元模型，评估了不同沥青混合料的抗剪性能[1]。另外，Xia等人则使用有限元方法对混凝土路面的宏观应力均化进行研究[2]。
2.2介观尺度研究
介观尺度是介于宏观和微观之间的一个尺度范围。其研究更佳直观地反映了混合料内部微观结构对其宏观抗剪特性的影响。介观尺度的研究主要是通过数字图像处理方法分析混合料的内部微观结构，如孔隙结构、几何形态等。
Szczotka等学者研究了不同温度条件下沥青混合料骨料与沥青的粘结特性，通过数字图像处理法揭示了沥青混合料中沥青和骨料的相互作用对沥青混合料微观结构及其抗剪性能的影响[3]。此外，Xu等学者还研究了沥青混合料中粘结体的构建方法及其对抗剪特性的影响[4]。
2.3微观尺度研究
微观尺度是研究沥青混合料的最小尺度范围。微观尺度下的研究主要关注沥青混合料内部各个组成部分的力学特性及其对沥青混合料抗剪特性的贡献。如沥青与骨料之间的粘结力，骨料内部的孔隙结构等方面的研究。
Gong等学者研究了不同状态下沥青的抗剪强度和粘结力，并提出了建立沥青与骨料粘结力模型的方法，为深入研究沥青混合材料力学行为提供了参考[5]。Movahed等学者也研究了沥青混合料中骨料的孔隙结构及其对抗剪特性的影响，并提出了一种可靠的孔隙率计算方法[6]。
3.总结与展望
目前，国内外的学者已经开展了沥青混合料抗剪特性的多尺度研究。虽然在宏观尺度下的研究上已经有了一些重要进展，但是在介观尺度和微观尺度下的研究仍然需要更加深入和全面地进行。同时，未来的沥青混合料研究需要更有效地结合多学科交叉和各种现代技术手段，如物理模拟、数值仿真技术等，以探究沥青混合料的复合材料性质，为道路建设和维护提供更加安全、高效和便捷的选择。
参考文献：
[1]GraveI,Al-QadiIL.DevelopmentandcalibrationofnonlinearfiniteelementmodelsforpredictingHMAstructuralresponse[J].InternationalJournalofPavementEngineering,2006,7(3):189–201.
[2]XiaQ,XiaZ,NiT,etal.3Dnumericalanalysisofroadwaydamageunderheavyaxleloadbydiscreteelementmethod[J].JournalofCentralSouthUniversityofTechnology,2013,20(1):131–139.
[3]SzczotkaA,RadziszewskiP,PidwerbeckiM,etal.Theinfluenceofthetemperatureonthestrengthofadhesiveforcesbetweenbitumenandaggregate[J].ArchivesofCivilandMechanicalEngineering,2019,19(1):1–13.
[4]XuY,TianW,YuX,e