沥青混凝土面层路用性能研究之三

《沥青混凝土面层路用性能研究之三》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、二、由等速加载弯曲试验推断应力松弛性能沥青混合料是一种典型的粘弹性材料，它的全部力学行为都可以描述为温度，时间的函数，松弛是粘弹函数中比较单纯的一种力学行为，粘弹性材料的松弛能力可以松弛弹性模量来表示。松弛弹性模量可以采用松弛试验方法测定，也可以应用粘弹性力学原理，将动荷载试验，一定应变速度试验，蠕变试验等方法的测定结果，通过数学计算而求出松弛弹性模量。本文由上述等速加载弯曲试验来推断各种沥青混合料的应力松弛能力。在小梁弯拉试验中，通常控制实验机横梁以一定速度移动来向试件中心施加一定速度位移，速度-时间关系为线性关系，根据积分型粘弹力学模型，采用松弛时间连续分

2、布的假定，松弛模量可以认为是松弛时间谱H（τ）的函数。梁底应力应变和松弛弹性模量的关系为：（5-4）显然在等速加载试验方式下，各时刻应力、应变曲线的斜率即为材料的松弛模量，也就是材料的松弛模量为一定应变速度试验得到应力、应变曲线的切线模量，一般采用以下公式计算松弛弹性模量。（5-5）在一定温度条件下，一般为对数坐标上的直线，将测定数据在双对数坐标上绘图，可以方便地得到直线的斜率，从而简便地得到相对应时刻的松弛模量。考虑到50mm/min加载速率下松弛时间较短，故对5mm/min加载速率下三种沥青混合料的松弛性能进行研究，各混合料不同温度下时间-松弛模量的关系（

3、以双对数坐标表示）如下图示：图5-21不同温度三种沥青混合料的松弛模量-时间关系图为了解决不同时间温度范围内的松弛特性采用了时间温度等效换算法则。在粘弹性理论中经过时间与温度换算法则，可使实际问题得以简化，例如对工作在时温范围极宽的材料，为了解决低温与高温、长时间与短时间等各种矛盾建立了主曲线。定量粘弹性材料性质时，不可能将观测时间延长或者将温度范围扩大到某种程度外，即使能够延长和扩大，其试验精度也会因之而下降，并且不可能测得真值。对此，可把改变温度作为延长观测时间的手段，同样也可以把改变时间作为扩大环境温度的方法。因为，高温时的粘弹性动态相当于用较长时间观测

4、到的粘弹性动态；低温时的粘弹性动态相当于用较短时间观测到的粘弹性动态。基于这样的经验，在用温度、时间两个变数的函数表现粘弹性状时，可以用某一选定标准温度下进行测定的方式，将不同温度、不同时间的观测值综合为一条主曲线。运用时温换算的关键在于求出移位因子，移位因子的物理意义之一是表示基准温度与任意温度下混合料松弛时间之比，可以用经典的WLF公式计算，也可以在时间-松弛模量的关系图上作水平移动量测而得。本文以-10℃为基准温度，将低于-10℃的Er-T曲线向左平移，高于-10℃的Er-T曲线向右平移，得到了各混合料的松弛模量总曲线，如下图示：图5-22-10℃各沥青

5、混合料松弛模量总曲线由以上结果可知：在时间较短时，也即温度较低时，改性沥青混合料的应力松弛速度即单位时间内的应力松弛模量下降量最大，纤维增强沥青混合料次之，二者均大于基质沥青混合料，说明在低温区改性沥青和纤维沥青混合料的残余应力较小，而基质沥青混合料有较大的残余应力，因而其低温抗裂性能较差。三、低温弯曲蠕变试验沥青混合料的蠕变曲线的一般形式如下图所示，分为3个阶段。第一阶段为蠕变迁移阶段，反映混合料瞬时弹性变形及粘弹部分的性质，此阶段蠕变变形瞬间增大，但应变速率随时间迅速减小；第二阶段为蠕变稳定阶段，反映不同沥青的粘性流动性质，蠕变变形呈直线稳定增长，应变速率

6、稳定；第三阶段为蠕变破坏阶段，实际上表征试件已发生裂缝破坏的情况，蠕变变形和速率均急剧增大。由于蠕变试验开始的瞬时加载比较困难，开始的数据不够准确，为此考查的重点是蠕变稳定阶段，此阶段的蠕变速率越大，低温变形能力越好。图5-23蠕变变形曲线图加载应力大小为0.1σf（50mm/min加载速率下破坏荷载的10%）的条件下，0℃弯曲蠕变试验结果如表5-8所示，为比较应力水平对蠕变速率的影响，对纤维沥青混合料还做了1.35Mpa下的蠕变试验，由蠕变试验结果所得蠕变变形曲线如图5-22所示：低温蠕变速率试验结果表5-10种类加载大小(N)蠕变弯拉应力(Mpa)弯曲蠕变

7、速率(1/s/Mpa)(×10-6)原沥青混凝土950.780.345纤维沥青混凝土1100.890.96纤维沥青混凝土1651.351.40SBS改性沥青1651.351.324原沥青混凝土2136.4651.1140.391纤维沥青混凝土2111.0340.90641.033注：原沥青混凝土2及纤维（GoodRoadⅡ）沥青混凝土2为兰州某试验路的数据。图5-24蠕变试验时间-变形曲线从以上结果可以看出：（1）GoodRoadⅡ纤维沥青混合料以及改性沥青混合料的蠕变速率比普通沥青混合料的大，说明改性后有利于混合料低温性能的改善。从蠕变速率看，三种沥青混合料

8、低温优劣顺序为：改性沥青>纤维沥青>基