沥青混合料旋转压实成型细观尺度数值分析

摘要

压实是沥青路面施工的关键步骤之一。通过离散元(DEM)数值仿真与室内压实成型试验,分析沥青混合料中,集料在旋转压实过程中的细观力学行为。通过对不规则形状颗粒模拟,建立沥青混合料旋转压实DEM数值模型。同时,引入新型颗粒传感器(Smart Rock)嵌入沥青混合料样本中,获取颗粒压实响应数据来验证DEM模型。根据DEM模型压实过程中的颗粒间接触力链变化,来分析受力骨架非均匀性演化特征。结果表明:在旋转压实过程中,测得的颗粒间接触应力呈周期性变化,随着压实周期的增加,应力幅值趋于稳定;颗粒间接触应力受集料颗粒形状影响,扁平形颗粒应力集中现象更为显著;在旋转压实初始阶段,颗粒的强接触比例较高,然后随着旋转压实次数的增加而降低,颗粒之间的接触总体趋于均匀;在循环加载初期,接触力的各向同性分布沿校准内角方向(1.25°)的轴在加载方向局部增加,后期局部强接触减少,而其他方向的力链强度增加,法向接触力网络的各向异性趋于减弱;旋转压实中,压头搓碾作用对沥青混合料接触力分布的均匀性和各向同性有积极影响。