基于经验模型的沥青混合料蠕变特性评价方法研究.pdf

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1、2010年2月石油沥青PETROLEUMASPHALT第24卷第1期基于经验模型的沥青混合料蠕变特性评价方法研究向晋源东南大学交通学院(南京210096)摘要重复荷载作用下沥青混合料永久变形可分为三个阶段，经验模型可以用于描述混合料蠕变曲线的前两阶段，第一、二阶段分界点Fs在工程中具有重要的应用。认为当取样间隔间△<3％时对应点为，通过两种混合料不同试验条件，结果发现，截距(口)随温度及偏应力变化规律性不强；斜率(b)值随着偏应力增大而变大、随着围压增加而变小；Fs受围压的影响比较小，但随着偏应力的增加而变

2、大。关键词蠕变特性经验模型截距斜率围压偏应力沥青混合料是一种依赖时间温度的粘弹性材料，在高温重载条件下容易产生永久变形，使路面出现车辙病害。为了研究沥青混合料在高温下的实际蠕变特性，国内外道路专家进行了大量研究，提出了基于经验、线弹性、粘弹性、弹塑性模型的混合料蠕变方程，这些模型各有优缺点。典型沥青混合料三阶段变形曲线及相应的永久应变率曲线如图1、2所示。其中的永久应变率是通过计算永久应变s。对荷载作用次数图2双对数坐标下的变形曲线(Ⅳ)的导数(。slope)得到。当永久应变率降低到最小后会保持恒定一段时间

3、，其开始保持恒1经验模型描述定的起始点就是迁移期和稳定期的分界点，记为重复荷载作用下沥青混合料永久变形可分为F；永久应变率保持恒定的阶段就是稳定期，永三个阶段：第一阶段，变形迅速增大，但应变速率久应变率开始增大的点对应的荷载作用次数即为随时间增加逐渐减小；第二阶段，应变稳定增长，流动次数()，这是稳定期和破坏期的分界应变速率基本保持不变；第三阶段，应变、应变速点。率随时间增加均迅速增大直至破坏。因为第三阶段对应了破坏阶段，对沥青混合料第一、二阶段的研究就更加重要J，因此仅对沥青混合料第一、二阶段变形特性进行

4、了试验研究。Monismith最早提出对沥青混合料蠕变曲线第一阶段可以用(1)式幂函数进行描述：收稿日期：2009—06—12。作者简介：向晋源(1984一)，男，四川巴中人，硕士，主要从事路基路面研究工作。N基金项目：交通部科技项目(项目编号：200631800004)；江苏省交通科学研究计划项目(项目编号：No．08图1三阶段永久应变及相应的应变率曲线Y38)。第1期向晋源·基于经验模型的沥青混合料蠕变特性评价方法研究35。=aN(1)车辙中占有的比重也较大，尤其是当压实度不足对上式两边取对数得到：时，

5、这种情况更为显著，根据国内外的研究，认loge。=口+blogN(2)为当△。=ab(一)<3％(i为取样间第二阶段即稳定期永久应变随荷载作用次数隔，本研究中取i=10)时对应点即为第一、二线性增大，因此可以用线性模型表示，如式阶段分界点Fs4]，探讨其特点和变化规律。(3)所示。2不同试验条件下沥青混合料变形规律研究=氏+C(N—s)(3)2．1试验设计式中：。——为永久应变；为了研究在经验模型下混合料蠕变特性，分口——截距，表示N=1时的永久应变；别进行了Sup20、AC20S两种混合料不同条件下6——

6、斜率，反映了双对数坐标下第一阶重复荷载试验，试验在SPT试验仪上完成。SPT段永久应变随荷载循环次数Ⅳ的试验是由美国联邦公路局(FHWA)资助国家联变化率；合公路研究项目(NCHRP)9—19开发的试验c——斜率，反映了变形稳定期变形增大方法，以此来完善Superpave体积设计法。SPT的速率。试验主要包括动态模量、静载蠕变、重复荷载试8。=n(F)是稳定期起始点的永久应变。验以及重复剪切试验等，为了模拟现场试验条CL、b、C均可以通过在双对数坐标系下线性件，大多采用重复荷载试验。试验的荷载波形采回归得到

7、。用间歇半正矢波，加载0．1S，间歇0．9S，试验对(1)式求导数得到永久应变率：温度为50~C和6O℃。试验目标是要分析参数0、。=ab(4)b的变化规律，并研究第一、二阶段分界点几目前研究认为第二、三阶段交点对应的荷载的大致范围。作用次数(流动数)Fn能够反映混合料高温抗两种混合料均采用SBS改性沥青，主要性质车辙性能，该值越大越好，然而大量研究也证明见表1。试验所用集料和矿粉为石灰岩，其技术性了混合料初期压密变形(即第一阶段)在路面质如表2所示。两种混合料级配见下表3所示。表1SBS改性沥青性质试验值

8、10046．82．616．71．378Superpave规范要求100>4550注：AC20S的级配根据《江苏省高速公路沥青路面中面层(SBS改性沥青，AC20S)施工指导意见(修改版)》(苏高技(2005)6o号)进行设计，并进行了部分调整。石油沥青2010年第24卷根据旋转压实设计方法确定Sup20的最佳沥2．2试验结果分析青用量为4．3％，旋转压实次数为100次；根据试验实测