三轴重复荷载作用下沥青混凝土永久变形性能研究.pdf

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1、三轴重复荷载作用下沥青混凝土永久变形性能研究段孟贵，程志豪2，梁乃兴，张莹莹2(1．云南省公路开发投资有限责任公司，昆明云南650200；2．陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室，昆明云南650011；3．重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074)摘要：利用CRTNU一14气动伺服材料试验仪对AC一13、AC一16及AC一20等3种沥青混凝土材料进行三轴重复荷载蠕变试验，研究不同试验温度和不同应力水平下沥青混合料永久变形变化规律；在流变学理论基础上推导了基于修正Burgers模型的重复间歇荷载作用下沥青混合料力学

2、模型，并通过数据非线性拟合建立了不同温度条件下的材料永久变形与荷载作用次数以及温度的预估公式。研究结果表明：三轴重复荷载试验环境中，材料永久变形呈现明显三阶段变化规律；偏应力水平及温度升高均会导致材料变形发展速率的增大；高温短时间与低温长时间的永久变形等效性证明了三轴动态重复加载试验作为评价沥青混合料高温流动变形特性的试验方法是合适的；“永久变形一作用次数一应力”三维曲面具有较好的精度，能直观全面反映沥青混凝土材料高温变形特性。关键词：道路工程；沥青混合料；三轴重复荷载试验；永久变形；预估模型中图分类号：U414文献

3、标识码：B试件产生偏应力，模拟行车荷载对路面材料的作用。1三轴重复加载蠕变试验表1AH一70沥青主要性能指标1．1试验材料材料指标AH70#试验材料选择高速公路沥青路面常用的AC一13、针入度(25℃，100g，5s)／0．1mm延度(15℃，5cm／min)／cmAC一16、AC一20等3种沥青}昆凝土。集料采用本地软化点／℃产石灰岩，沥青采用AH70#沥青，填料选用石灰岩矿闪点／℃粉，各材料性能均满足国家规范要求，设计级配见表相对密度／g·em一。1。通过马歇尔试验确定AC一13、AC一16、AC一20含钠(蒸馏

4、法)／％沥青混凝土相应最佳油石比分别为4．6％、4．4％溶解度／％和4．3％。质量损失0．12三轴重复加载试验中采用圆柱体试件首先通过旋RTFOT残留物∞针0入度比8㈨)70转压实仪(SGC)成型q~150×200mm原始试件，空老化后延度(15％)>100隙率控制在5．0±0．2％，经钻取芯样后最终成型qbl00mm×200mm的圆柱体试件。钻芯后的试件，视需要进行磨光处理，使其侧面和端面凹凸差值小于0．05mm。成型试件前，已拌合沥青混合料需进行短AC一1310010O1009576．5533726．519l3．

5、5lO6期老化处理，在135qC的烘箱内松散摊开放置4h，且AC一16100100958470483424．517．512．259．56AC一2010095857161413O22．516118．55保证混合料有一致均匀的老化。1．2试验方案为了后续材料流变模型的推导，需要除高温条件重复加载动三轴试验参照prEN12697—25标准，外更多温度下试验数据，因此试验温度选择为20、采用COOPER公司CRTNU一14气动伺服材料试验仪30、4O，每个试验温度条件下进行3组平行试验。完成，如图1所示。其试验原理是借助气体

6、或液体压试验施加轴向半正弦波间歇荷载，设置加载频率为力为圆柱体试件提供围压以模拟实际道路的侧向约束1Hz，荷载作用试件0．2s，荷载间歇时间0．8s；围压作用；同时采用轴向加载器对试样施加轴向压力，使控制为100kPa，考虑施加应力水平峰值分别为0．4、基金项目：云南省科技厅科技创新国际合作项目(2009AC009)；重庆市自然科学基金项目(CSTC201ljjh3ooo6)。作者简介：段孟贵(1967一)，男，云南楚雄人，高级工程师。2014年6期(总第114期)59会使得路面永久变形(或车辙)过早的产生。因而在环

7、境温度较高的地区，应当采取严格措施限制超载、高胎压车辆行驶的情况，提高沥青路面的高温抗永久变形的能力，保证路面的使O用5性05能0。5O5O50，《<图1AC13沥青混凝土在20℃温度下的变形曲线，0．7、1MPa。并通过初始100次小应力水平的预压，消除活塞杆探头与半圆形试样帽接触偏心的影响。试验终止条件为加载10000次或变形量超过5％。大量研究资料表明，材料试件端部光滑与否对试图3AC13沥青混凝土在40℃温度下的变形曲线验结果具有较大影响。因此，试验中为消除试件端部由试验结果可以看出，温度、应力和荷载循环次的

8、环箍效应对蠕变结果和试验精度的影响，采用圆柱数(时间)存在着等效关系，即高温(或高应力)体试件端部铺垫橡胶薄膜和薄膜间涂润滑油的方法，短时间与低温(或低应力)长时间在产生永久变形以保证试件端面自由变形。同时，为了防止围压施加上，效果是等价的；三轴动态重复加载试验能很好的时气体进入试件，采用乳胶膜包裹试件，并用橡皮条反映出沥青混合料高温抗变形性能