路面材料力学特性与路用性能需求相匹配一直是路面材料设计的目标之一,然而由于现有主要路面材料——沥青混合料和水泥混凝土各自力学特性的局限,导致路面的高、低温性能难以同时兼顾。复合混凝土是一种在大空隙基体沥青混合料中灌注水泥浆料从而具有刚柔并济的力学性能的路面材料,已有的研究仅关注于其各项路用性能的优劣,未能深入认识其真实力学性能,从而导致其应用具有局限性。而黏弹特性正是该材料的力学本质属性,为此进行复合混凝土在多因素影响下的黏弹特性变化规律研究,并揭示其材料内部细观受力机制有利于明确其材料力学特点,从而指导其材料应用,故开展如下研究工作。首先,进行复合混凝土组成设计研究,获得目标类型复合混凝土材料。通过测定矿料、沥青和水泥浆料等原材料的技术指标,利用“改进体积法”完成目标空隙率基体沥青混合料的设计,并实测证明该方法满足设计需求。然后采用四步灌浆工艺成型复合混凝土材料并测定其密度、劈裂强度和抗压强度等基本物理力学参数,结果表明其材料基本力学性能可满足路面材料的一般设计要求。其次,根据复合混凝土的组成结构特点,分别研究基体沥青混合料空隙率、沥青结合料类型对其黏弹性能的影响规律,明确其宏观力学特性。采用动态模量试验、弯曲蠕变试验和单轴压缩蠕变试验研究其各状态下的黏弹性能变化特点,结果表明:复合混凝土的黏弹性能与其“刚柔比”的大小关系密切。在低温时,VV=25%的复合混凝土黏性特征最显著,随着温度的升高,三种空隙率下的黏弹性能基本相当,在高温条件下,复合混凝土的黏性特征随空隙率的增大而减小,综合论证了25%空隙率复合混凝土同时具有较优的高、低温路用性能;同时,沥青结合料类型对复合混凝土黏弹性能影响显著。相比于SBS改性沥青,高黏沥青复合混凝土在各状态下的黏弹力学性能可以更好地适应路用性能需求,故在进行复合混凝土材料设计时,应尽可能选择高黏沥青为结合料。然后,基于线黏弹性理论,分析选定复合混凝土的适用本构模型,定量描述其黏弹性力学行为。通过分析沥青混合料现有本构模型的适用性,分别采用修正Burgers模型、三单元Kelvin模型进行复合混凝土蠕变曲线拟合分析,结果表明两者均能很好地表征复合混凝土材料的黏弹性能特点,综合拟合精度与参数求解的便利性,最终选择修正Burgers模型为其本构模型,并得到基体沥青混合料空隙率对其黏弹参数的影响规律。分析结果表明:低温短时下三种空隙率复合混凝土的黏弹性能均较好满足路用需求;低温长时下28%空隙率复合混凝土性能较优;高温短时下25%空隙率复合混凝土性能较优;高温长时下25%、28%空隙率复合混凝土性能均较优。最后,基于离散元理论,运用PFC3D软件建立复合混凝土离散元模型,进行其动态模量试验与单轴压缩蠕变试验的数值模拟研究,揭示材料的细观力学构成及受力演变过程。根据胶浆理论,将复合混凝土模型离散化为水泥石、粗集料和沥青胶浆三部分,基于随机投放法生成其相应颗粒并根据试验结果进行调整;通过分析PFC3D各类接触模型的特点为单元间指定接触类型,并采用材料性能标定方法得到各接触类型细观参数,完成模型的建立;然后进行数值模拟试验研究,结果表明:在细观层面,复合混凝土材料内部各组成单元均承受压应力作用,其中大部分由集料间的相互接触所承担,而拉应力主要由沥青砂浆内部接触、水泥石内部接触及沥青砂浆与集料之间接触所承担。同时得到随着浆料灌注率的提高,复合混凝土材料的动态模量值不断增长,而相位角相差不大,证明了水泥浆料灌注率对复合混凝土黏弹性能影响较小。当承受恒定静载作用时,复合混凝土材料的内部受力大小为:集料间>水泥石间>沥青砂浆与集料间>水泥石与集料间>水泥石与沥青砂浆间>沥青砂浆间。同时,随着蠕变过程的推移,集料间的接触力略有增长;水泥石内部接触力、沥青砂浆与集料之间接触力和水泥石与集料之间接触力略有减小;而沥青砂浆内部接触力和水泥石与沥青砂浆之间接触力则减小较快。通过以上研究,明确复合混凝土材料的黏弹性能变化规律,获得适用于其黏弹性能描述本构模型,并揭示其黏弹性能的细观构成机理,从而为复合混凝土的材料与结构设计提供科学指导意义。