澆筑式瀝青混凝土動(dòng)態(tài)模量主曲線研究

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1、2014年6月石油瀝青PETROLEUMASPHALT第28卷第3期澆筑式瀝青混凝土動(dòng)態(tài)模量主曲線研究王華滎，張磊，張曉春(東南大學(xué)智能交通科技館，南京210008)摘要：利用Superpave簡單性能試驗(yàn)機(jī)(sgr)對(duì)澆筑式瀝青混凝土在不同溫度和荷載作用頻率下的動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并分析了溫度和荷載頻率對(duì)動(dòng)態(tài)模量和相位角的影響。根據(jù)時(shí)間一溫度等效原理，通過非線性最小二乘擬合，確定了澆筑式瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量主曲線，通過主曲線獲得任何溫度下、試驗(yàn)設(shè)備無法測(cè)試頻率范圍內(nèi)的澆筑式瀝青混凝土的動(dòng)態(tài)模量，為澆筑式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的材料參數(shù)。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)模量主

2、曲線SPT相位角時(shí)間一溫度等效原理路面結(jié)構(gòu)不僅僅受到自身重力等靜力荷載的l瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量作用，還會(huì)受到來自高速行駛、重載車輛以及氣瀝青混合料作為一種粘彈性材料，同時(shí)具有候等多種環(huán)境因素的影響作用。路面材料在動(dòng)態(tài)粘性和彈性兩種性質(zhì)。將其在連續(xù)正弦荷載作用荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)，除了受到靜力作用下的下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系定義為復(fù)合模量(E)，作為因素影響外，對(duì)荷載的大小、作用時(shí)間、頻率等其材料強(qiáng)度的基本表征。復(fù)合模量E是個(gè)復(fù)數(shù)，因素具有一定的應(yīng)力依賴性。瀝青混合料作為現(xiàn)可以表達(dá)為：在廣泛使用的路面材料，是粘彈塑性的綜合體，E：E+iE”(1)其力學(xué)性質(zhì)隨荷載作用時(shí)間、溫度的

3、不同，具有式中：、EL彈性模量和粘性模量。較大的差異性。而我國現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)中均采E，：—Or0COS~E”：—O-osimh(2)——一．■一、-，用相當(dāng)于靜態(tài)荷載作用下測(cè)定的靜態(tài)模量作為設(shè)0O計(jì)模量¨J，其試驗(yàn)荷載變化速度慢，實(shí)驗(yàn)過程式中：?！畲髩簯?yīng)力(kPa)；中其荷載級(jí)位在一段時(shí)問內(nèi)維持不變，這顯然與E0——最大可恢復(fù)軸向應(yīng)變；路面結(jié)構(gòu)承受車輪動(dòng)載的受力狀況存在很大差——相位角(。)。異。因此，對(duì)動(dòng)態(tài)荷載作用下的瀝青混合料的動(dòng)動(dòng)態(tài)模量是復(fù)數(shù)模量的絕對(duì)值，反映了材料態(tài)參數(shù)盡心研究具有重要的意義。抵抗變形的能力，其定義如下：美國公路合作研究組織(NCHRP1

4、—37A)lEl=~／(E)+()。(3)提出的力學(xué)經(jīng)驗(yàn)路面設(shè)計(jì)指南(MEPDG)使路動(dòng)態(tài)模量還可以通過試驗(yàn)以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)面設(shè)計(jì)在基于力學(xué)方法方面邁出了一大步。在力的應(yīng)力幅值和應(yīng)變幅值的比值來確定，即：學(xué)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)指南中，采用動(dòng)態(tài)模量主曲線來表征E·I：一O"o(4)瀝青混合料對(duì)溫度和荷載頻率的依賴性J。本0文通過Superpave簡單性能試驗(yàn)機(jī)(SPT)對(duì)澆相位角()定義為在一個(gè)加載循環(huán)中瀝青筑式瀝青混凝土進(jìn)行進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，并根混合料產(chǎn)生的應(yīng)變落后于所施加的應(yīng)力。的據(jù)時(shí)間一溫度等效原理，利用非線性最小二乘擬時(shí)間與應(yīng)力循環(huán)周期的比值，用來表征在一定溫合的方法得到

5、了參考溫度下的動(dòng)態(tài)模量主曲線和收稿日期：2013—12—04。時(shí)間一溫度轉(zhuǎn)化因子，用以描述瀝青混凝土的粘作者簡介：王華榮(1987～)，男，籍貫：福建泉州。東南彈性性質(zhì)。大學(xué)碩士研究生。30石油瀝青2014年第28卷度下，通過較長的時(shí)間獲得，亦可以在較高的溫瀝青混合料的移位N-7-：】，如式(5)所示。度下，較短時(shí)間內(nèi)觀察到現(xiàn)象。因此，改變溫度尺度和改變時(shí)間尺度是等效的，簡稱為時(shí)間一溫lgr(5))度等效原理J。根據(jù)時(shí)間一溫度等效原理，瀝青混合料動(dòng)態(tài)其中：C。與C——材料常數(shù)，按照經(jīng)驗(yàn)方法取模量曲線可以用不同溫度下的模量一頻率曲線沿為C1=8．86，C2=101．6；

6、著頻率軸平移而疊合在一起。通常，在低溫條件——基準(zhǔn)溫度，時(shí)，只能得到動(dòng)態(tài)模量一頻率曲線的一段，卜試驗(yàn)溫度。若要繼續(xù)獲得溫度下的動(dòng)態(tài)模量一頻率關(guān)系，鑒于基準(zhǔn)溫度未知，且試驗(yàn)溫度中可能需要再進(jìn)行低頻和高頻的試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)條件要求未包含。通過選擇其中某一試驗(yàn)溫度作為很高，難以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)溫度升高到時(shí)，能夠得參考溫度，由其他溫度對(duì)于參考溫度的移到另一條動(dòng)態(tài)模量一頻率曲線，如果以為參位因子lga，按式(6)～(8)求解出?？紲囟龋瑢囟认碌那€向左平移至低頻段，lg。=一C。(一)／(C2+一)(6)可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)溫度下的動(dòng)態(tài)模量一頻率曲線在動(dòng)lgar=一C(—)／(C2+71一)(7

7、)態(tài)模量相等部分完全重合。換言之，溫度下lgr0=lgr—lgr0=的動(dòng)態(tài)模量為溫度下低頻荷載(加載時(shí)間較一長)激勵(lì)的結(jié)果，溫度下的動(dòng)態(tài)模量為溫-C1C2麗(8)度下高頻荷載(加載時(shí)間較短)激勵(lì)的結(jié)果。對(duì)于式(8)，lg。由試驗(yàn)結(jié)果確定，則式3．2動(dòng)態(tài)模量主曲線的確定和分析(8)中只有一個(gè)未知數(shù)，求解該一元二次方溫度和荷載作用時(shí)間對(duì)瀝青混凝土性質(zhì)的影程，即可得出對(duì)應(yīng)于一的基準(zhǔn)溫度。本響很大。路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的工作溫度和荷載作用頻率文選取參考溫度為3O℃，按照經(jīng)驗(yàn)公式都是在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)不斷變化的，所以很有(5)與(8)，計(jì)算出基準(zhǔn)溫度值，結(jié)果如表必要了解