沥青混合料的黏弹性能
沥青混合料及沥青砂浆的黏弹性能试验
沥青混合料及沥青砂浆的黏弹性能试验沥青路面设计理论近二十年来迅速发展的主要标志，一是层状体系理论和计算方法的深入研究，并将其成果应用到路面设计中；二是对路面材料进行深入研究，进一步揭示了其物理力学性质，为沥青路面设计提供了强度标准和参数[i]。
一般情况下，沥青混合料属于典型的黏弹性材料，其力学参数受时间和温度的影响较大，而采用单条件模量参数—抗压回弹模量显然不能真实反映路面材料的力学性能。
为了使沥青路面的设计参数更加符合路面结构的实际工作状态，需对沥青混合料进行黏弹性能试验，确定其黏弹性参数，继而应用其进行沥青路面设计。
考虑到沥青路面工作在较宽的时间和温度范围内，因此必须采用多种试验方法才能将考察的区域完全包含。
沥青混合料的黏弹性能试验主要分为以时间为变量的蠕变试验和松弛试验，以及以频率为变量的动态模量试验。
由于松弛试验对仪器设备要求较高，因此一般通过蠕变试验求得蠕变柔量，再根据蠕变柔量与松弛模量的关系进行变换求得松弛模量。
为此，本文将对沥青混合料及沥青砂浆进行蠕变试验和动态模量试验，得到其不同工况下黏弹性参数变化规律。
1 沥青混合料及沥青砂浆试件1.1 试验材料试验采用辽河AH-90#沥青，粗集料和石屑采用辽宁本溪的石灰岩，砂子和矿粉产地为辽宁辽阳。
沥青混合料选择三种级配类型，密级配AC-13、AC-16和间断级配SAC-16，按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)推荐的级配范围进行设计，级配组成见表 3.1。
由于本文细观研究的需要，分别采用与AC-13、AC-16沥青混合料中细集料( 2.36mm)比例相同的集料与沥青组成沥青砂浆，集料级配见表3.2。
1.2 最佳沥青用量的确定(1)沥青混合料沥青用量是影响沥青混合料性能的重要因素。
沥青混合料最佳沥青用量的确定方法主要有马歇尔试验方法和Superpave设计方法，前者属于经验性方法，其与后者相比，方法简单且易于掌握，因此目前应用较为广泛。
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用大家好，我今天要给大家讲解的是关于沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用。
我们来了解一下什么是粘弹力学。
粘弹力学是研究物质在外力作用下发生形变时，其内部分子间相互作用和分子链运动规律的一门学科。
而沥青是一种由不同分子组成的复杂混合物，因此在受到外力作用时，其分子间的相互作用和运动规律对沥青的形变特性有很大影响。
接下来，我们来看一下沥青与沥青混合料的基本性质。
沥青是一种具有较强黏性的固体，其黏度较高，因此在受到外力作用时容易发生形变。
而沥青混合料则是由多种不同类型的沥青混合而成，其性质介于单一沥青和混凝土之间。
在受到外力作用时，沥青混合料会发生剪切破坏、压溃破坏等不同的破坏形式。
那么，如何利用粘弹力学原理来研究沥青与沥青混合料的性质呢？我们可以通过以下几个方面来进行探讨：一、沥青与沥青混合料的弹性模量弹性模量是指材料在受到外力作用时所产生的弹性变形量与应力之比。
对于沥青来说，其弹性模量较低，因此在受到外力作用时容易发生形变。
而对于沥青混合料来说，由于其成分较为复杂，因此其弹性模量也相对较低。
这就意味着在受到外力作用时，沥青混合料也容易发生形变。
二、沥青与沥青混合料的粘度粘度是指材料在外力作用下的流动性能。
对于沥青来说，其粘度较高，因此在施工过程中需要采取一定的措施来降低其粘度，以便于施工操作。
而对于沥青混合料来说，由于其成分较为复杂，因此其粘度也相对较高。
这就意味着在施工过程中需要采取一定的措施来降低其粘度，以便于施工操作。
三、沥青与沥青混合料的应力-应变关系应力-应变关系是指材料在外力作用下的应力与应变之间的关系。
对于沥青来说，其应力-应变关系呈现出非线性的特点，即随着应变的增加，其应力也会随之增加。
而对于沥青混合料来说，其应力-应变关系则呈现出线性的特点，即随着应变的增加，其应力也会随之线性增加。
这就意味着在进行结构设计时需要考虑到沥青和沥青混合料的应力-应变关系，以保证结构的稳定性和安全性。
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用大家好，今天我们来聊聊沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用。
我们要明白什么是粘弹力学。
粘弹力学是研究物体在外力作用下发生形变时所表现出的弹性和粘性的力学分支。
简单来说，就是研究物体在受到外力作用时，既能像弹簧一样发生弹性形变，又能像黏土一样发生塑性形变的性质。
接下来，我们来看看沥青这种材料。
沥青是一种由石油经过高温加工得到的半固体物质，主要由碳氢化合物组成。
它具有很好的抗拉强度、抗压强度和延展性，因此在道路建设中得到了广泛应用。
而沥青混合料则是由沥青、矿粉、细碎石和纤维等材料按一定比例混合而成的一种路面结构。
那么，沥青与沥青混合料的粘弹力学原理是什么呢？我们知道，物体在外力作用下发生形变时，会产生内应力。
当内应力达到一定程度时，物体就会发生破坏。
而沥青与沥青混合料的粘弹力学原理就是通过研究它们在受力过程中内应力的变化规律，来预测它们的破坏形式和破坏时间。
具体来说，沥青与沥青混合料的粘弹力学原理主要包括以下几个方面：1. 弹性阶段：当外力作用于沥青与沥青混合料时，它们会发生弹性形变。
在这个阶段，内应力主要是由于材料的内部分子间相互作用引起的。
随着外力的增大，内应力也随之增大，但当外力达到一定值时，内应力将趋于平衡状态，此时物体处于弹性状态。
2. 塑性阶段：当外力继续增大或达到一定值时，沥青与沥青混合料会发生塑性形变。
在这个阶段，内应力不仅与材料的内部分子间相互作用有关，还与外部载荷的方向和大小有关。
随着外力的增大和方向的改变，内应力的变化也会相应地发生变化。
3. 破坏阶段：当内应力达到一定程度时，沥青与沥青混合料会发生破坏。
破坏的形式有很多种，如剪切破坏、压溃破坏、疲劳破坏等。
这些破坏形式的发生与内应力的大小、分布以及材料的性质等因素密切相关。
了解了沥青与沥青混合料的粘弹力学原理后，我们就可以更好地应用于道路建设中。
例如，在设计道路时，我们可以根据材料的弹性模量、泊松比等参数来确定道路的结构形式和厚度；在施工过程中，我们可以通过监测材料的应变率等指标来控制施工质量；在维修养护时，我们可以通过调整交通流量等方式来减少对道路的损伤。
《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》范文
《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》篇一一、引言随着道路工程的发展，Superpave沥青混合料因其优异的性能被广泛应用于道路建设。
然而，在复杂的路况与多变的气候条件下，沥青混合料的性能表现受多种因素影响，尤其是其动态黏弹性特性和温度应力。
为了更准确地掌握Superpave沥青混合料的性能，本文将对其动态黏弹性模型及约束试件温度应力进行试验研究。
二、Superpave沥青混合料动态黏弹性模型1. 动态黏弹性模型概述沥青混合料的动态黏弹性模型是描述其力学性能的重要工具。
该模型能反映沥青混合料在受外力作用时，其应力与应变之间的动态关系以及材料在反复荷载作用下的变形恢复能力。
2. 模型建立与验证通过采用先进的流变仪对Superpave沥青混合料进行动态剪切流变测试，可以获取其动态剪切模量、相位角等关键参数。
根据测试结果，建立动态黏弹性模型，并利用实际路面的受力情况对模型进行验证和优化。
三、约束试件温度应力试验研究1. 试验设备与原理采用先进的应力控制式或应变控制式的疲劳试验机，通过设置不同的温度和加载条件，模拟道路在不同环境下的应力变化。
约束试件的制作需保证其尺寸精确、形状规则，以便于准确测量温度应力。
2. 试验过程与结果分析在不同温度条件下，对Superpave沥青混合料试件进行加载和卸载操作，记录其应力-时间曲线和应变-时间曲线。
通过分析这些曲线，可以得出沥青混合料在不同温度下的应力响应和变形特性。
同时，结合动态黏弹性模型，进一步研究温度对沥青混合料性能的影响。
四、结果与讨论1. 动态黏弹性模型的应用通过建立的动态黏弹性模型，可以预测Superpave沥青混合料在不同温度和荷载条件下的力学性能，为道路设计和施工提供理论依据。
此外，该模型还可以用于评估沥青混合料的老化性能和耐久性。
2. 约束试件温度应力的影响试验结果表明，温度变化对Superpave沥青混合料的应力响应和变形特性有显著影响。
用粘弹性理论评价沥青混合料的高温稳定性
的变速行走方式为 110 , 链驱动试验轮的等速方式为 115 ; C2 为试件系数 ,试验室制备的宽 300mm 的试件为
110 ,从路面切割的宽 150mm 的试件为 018 ; t2 - t1 为 60min 的最后 15min ; d2 - d1 为 60min 最后 15min 的变
1 t 1 (1 - e ε( t ) = σ + + 0 E1 η E2 1
τ tΠ
要用模型来表征沥青混合料的变形特征 , 就要确 定材料的模型参数 。由于要计算的是车辙试验中的动 稳定度 ,故其动态的影响不容忽视 。因此 ,在确定模型 中的各力学参数时 , 选用的是动态的蠕变试验 — — — 诺 丁汉仪动蠕变试验 ,得出的结果见表 1 。
E
( 6)
式中 ,σ 0 为初始应力 ; t 为时间 ; t 0 为加载时间 ; E1 ,
( 1)
E2 , A , B ,η 2 为模型参数 。
式中 ,ε为沥青混合料的总应变 ;ε r 为可恢复应变 ;ε nr ε 为不可恢复应变 ;ε e 为弹性应变 ; ve 为粘弹性应变 ;ε v 为纯粘性应变 ;ε p 为塑性应变 。 由此可见 , 沥青混合料的力学特性应该包含了弹 性 、粘弹性及流动极限 。在土工材料的研究与应用 中 , 材料流变模型的选择与确定 , 应该遵循两个原 则 : ( 1) 模型能够很好地反映材料的力学特性 ; ( 2) 模型应尽可能简单 、直观 , 便于工程应用 。沥青混合 料在大多数实际使用情况下 , 它们的变形处于粘弹性 状态 。而在高温和长时间荷载作用下 , 其变形则以粘 性流动为主 , 因此可以用 Burgers 模型来描述其流变 行为 。Burgers 模型的本构方程为
沥青混合料的特性指标1
沥青混合料的特性虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。
沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。
1．永久变形永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。
轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因：一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。
路面软化产生的车辙见图9-7。
二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。
路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。
沥青软化产生的车辙见图9-8。
沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。
沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。
路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。
当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。
对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。
前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。
密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。
橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能研究
从表 ３ （ 第４ ５页 ） 可 以发 现 ， 随着 橡 胶颗 粒掺 量
的增加 ， 沥青混合料的最佳沥青用量增大 ， 毛体积密 度和 马歇 尔稳定 度减 小 。橡 胶 颗粒 与沥青 间存 在溶 胀作用，橡胶颗粒的掺入会 吸收更多的沥青而 自身
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ４ — ２ ４ ； 修回 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — １ １ 作者简介 ： 王志臣（ １ ９ ８ ７ 一 ） ， 男， 黑龙江鹤 岗人 ， 助理工程师 ， 工学硕士 ， ２ ０ ０ ９年毕业于东北林业 大学土木工程 （ 交通 土
建） 专业 ， ２ ０ １ １ 年毕业于大连海事大学道路与铁道工程专业 ；
孟祥竹 （ １ ９ ８ ６ 一 ） ， 男， 湖北荆 Ｉ ＇ １ 人， 讲师 ， 工学 硕士 ， ２ ０ ０ ８ 年毕业 于沈 阳建筑 大学 土木工程专业 ， ２ ０ １ １ 年毕业
于大连海事 大学道路与铁道工程专业 。
明，外掺法 的连续级配橡胶颗粒沥青混合料具有较
好 的减振 效果 。周纯 秀等认 为 由于橡 胶颗粒 的加 入改 变 了沥青路 面 的变形 特性 以及路 面 与冰雪 间的
（ Ｊ Ｔ Ｇ Ｅ ２ ０ ＿ ＿ ２ Ｏ １ １ ） 要求进行 ， 试验结果如表 ３ 所示 。
表 １ 橡胶颗粒沥青混合料级配组成
Ｉ １ ０ ０ ｌ ９ ９ ． ３ ｌ ９ ２ ． ４ ８ ｌ １ ｌ ３ ９ ． ２ ｌ ２ ５ ． ７ ｌ ２ １ ． ５ ｌ １ ７ ． ８ ｌ １ ４ ． ５ Ｊ １ １ ． ４ ｌ ９ ． ３ ｌ
表 ２ 橡胶颗粒技术指标 粒径 ｍ ｍ
Байду номын сангаас
２ ０ １ ３ 年第 １ 期
沥青混合料蠕变试验数据处理与粘弹性计算
2
1
周长红
1
王哲人
1 , 2
( 1 大 连理工大学土木水利学院 , 大连 116023) ( 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院 , 哈尔滨 150090)
摘要: 为了获得沥青混合料粘弹性本构关系 , 并利用这种本构关系进行各种数值计算, 结合贯入 试验中采集到的蠕变数据 , 采用 M a tlab 软件对蠕变柔量进行拟合 , 得到了由广义 M axw ell模型 和 B urgers模型表示的粘弹性参数; 针对 AN SY S 有 限元软件的计 算要求, 推导 了将其转化为 P rony 级数形式的计算公式 . 通过实例计算表明: 四参数 B urgers模型和六参数 M axw ell模型的 拟合相对误差分别小于 0 7 %和 1 3 % , 利用 P rony 级数方法得到的计算结果与理论解误差不大 于 0 001 % . B urgers模型比广义 M axw ell模型更能准确表达沥青混合料的本构关系; P rony 级数 的转化公式方法简单 , 计算精确 . 关键词 : 沥青混合料 ; 蠕变试验; 粘弹性 ; AN SY S; Prony 级数 中图分类号 : U 416 217 文献标识码: A 文章编号 : 1001- 0505( 2007) 06 1091 05
Abstract : In o rder to obta in the constitutiv e equat io ns of aspha lt m ix ture and to app ly th em easily in to nu m erica l si m u la tio n s , creep com p liance is f itted here by M atlab sof tw are through ana lyz ing creep data acquired in pene trat io n test o f aspha lt concrete, th erea fter , v isco elastic para m eters o f tw o m od els Burgers and genera lized M axw e ll m odel are achieved . A lso, based on the requirem ent o f AN SY S so ftw are , an algo rithm is deduced to tran sfo r m the constitutive equations in to P rony ser ie s . An exam ple o f pene trat io n test is of fered to ev aluate the erro r percentage. A s a resu l, t re lative erro rs o f Burgersm odel( four param eters) is less than 0 7 % , w hile M axw e ll m odel( six param e ters) less then 1 3 % , and the so lutio n erro r using P rony series is no m o re th en 0 001 % com pared w ith the th eo ret ica l so lu tion . So, it can be prov ed that the B urgersm ode l ism o re accurate than genera lized M axw e ll m ode l in expressing the v isco elastic behav io r of aspha lt m ixture , and the tran sfo r m ation form u la to P rony series is si m ple and eff ic ien. t K ey w ord s : asphalt concre te ; creep tes; t v iscoe la st icity; ANSY S; Prony series 目前, 道路工程建设中, 最主要的铺筑材料是 沥青混凝土 . 它作为一种粘弹性材料 , 具有不同于 其他弹性、 弹塑性材料的本构关系, 因而掌握其受 力特点是较困难的 . 不过 , 随着粘弹性理论的不断
三种改性沥青动粘弹性能的研究
三种改性沥青动粘弹性能的研究夏 娟 黄锦华 陈伟三路翔股份有限公司(广州 510635)摘要 运用动态剪切流变仪分别评价了橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS/橡胶粉复合改性沥青的高温性能。
通过应变扫描,确定了三种改性沥青的线粘弹性范围。
通过频率扫描,评价了三种改性沥青的粘弹性能。
结果表明,橡胶沥青具有优良的高温性能,SBS改性沥青具有良好的疲劳性能。
关键词 改性沥青;高温性能;动态剪切流变试验;车辙因子;粘弹性一般来说,我们提到的测定粘度及沥青流变性能指标都是采用静载方法测定沥青的动力粘度,即通过测定沥青在恒定的剪应力下产生的剪应变,计算得到沥青的绝对粘度(或视粘度)。
但是,事实上在车辆通过路面时,作用于道路上的行车荷载不是静止荷载,而是连续不断的动态荷载,路面层内各受力点经历一个从受压变成受拉、又变成受压的循环过程。
因此,要研究沥青材料在道路上真正的力学响应行为,应主要研究它在动载作用下的变形特性,即它的动粘弹性。
与静载时相比,在振动荷载下,沥青的动力粘度通常小于静载时的粘度。
由于沥青的流变特性受到粘弹性的影响,当前振动荷载下粘度的测定已经越来越受到重视[1]。
在沥青结合料路用性能规范中,美国战略公路研究计划(Strateg ic H ighw ay of Am erica Research Progra m,简称SHARP)提出采用动态剪切流变仪(Dyna m ic Shear Rheo m eter,简称DSR)来检测沥青结合料高温稳定性的指标。
在S HRP规范中,沥青的高温稳定性指标用平均最高路面设计温度时的原样沥青及薄膜加热后残留沥青的G*/si n 作为评价指标;试样在高温设计温度及剪切速率为10 rad/s下进行试验,必须满足原样沥青的G*/ si n 不得小于1 0kPa,旋转薄膜烘箱加热后残留沥青的G*/si n 不得小于2 2kPa。
G*是动态剪切复数劲度模量。
G*越大表示沥青的劲度越大,抗流动变形能力越强。
基于DSR的改性沥青及混合料动态黏弹性能
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎｏ． ２
Ｍ￡ Ｌ ｒ ．２ ０１ ４
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ０ ５ ０ ５ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ２ ８
基于 Ｄ Ｓ Ｒ 的 改性 沥 青及 混合 料 动 态黏 弹性 能
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ
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沥青胶浆粘弹性研究
ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｃ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｆ ｃ ｔ ｏ ， ｒ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｈ ｔ ｅ ｕ ｒ ｂ ｂ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｌ ｆ 七 ｒ ｅ ｎ ｔ Ｐ ｒ ｊ ｏ ｅ ｃ ｔ ｃ ａ ｔ ｕ ａ １ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｅｆ ｈ ｔ ｅ ｓ ａ ｉ ｂ ｌ ｅ １ ｎ １ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍ ｅ ｉｍ ｎ ｅ ａ ｓ ｒ ｕ ｅ ．
９ ７ ８ ０ ９ ６
论丈独创性 声明
本人声明： 本人所呈交的学位论文是在导师的指导下， 独立进行研 究工作所取得 的成果。除论文中已 经注明引用的内 容外， 对论文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己 在文中以明确方式标明。 本论文 中 不包含任何未加明确注明的 其他个人或集体己经公开发表的 成果。 本声明的 法律责任 由 本人承担。
论 文 ” 者 签 “ ： 乃 守
学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 （ 保密 的 论文在解密后应遵守此规定）
论 文作 者签 名 ： 导 师 签 名：
。 ‘ 年‘ 月夯日
论文知识产权权属声明
本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归
级 别 为：机 密 。
、 。 签 名 ： 、 确汽
洲 年石 月 于日
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第一章 绪 论
．课 １ 题的 提出 及 研究 意 义 【 ’ ｚ ［ ］ ］ ３ ［
基于2S2P1D模型的沥青混合料老化前后黏弹性参数演变
基于2S2P1D模型的沥青混合料老化前后黏弹性参数演变0 引言沥青路面在使用过程中，由于受到热、氧、紫外光照射、雨水冲刷等环境因素以及重复荷载的作用，沥青混合料会发生一系列不可逆的物理化学变化，导致其性能劣化即老化，老化现象使得路面尚未达到设计使用年限就产生各种病害[1]。
目前实验室模拟沥青混合料老化主要采用热氧老化的方法，美国(AASHTO)和我国规范中均采用烘箱老化法，包括短期和长期烘箱老化法。
短期烘箱老化法(Short-Term Oven Aging, STOA)是对松散状态混合料进行135 ℃烘箱加热4 h后压实成型，以模拟沥青混合料在施工现场拌和和铺筑过程中的老化，而长期烘箱老化法(Long-Term Oven Aging, LTOA)则是对短期老化并成型后的沥青混合料试件进行85 ℃烘箱加热5 d，以模拟沥青路面使用5～7 a的老化过程[2-3]。
尽管SHRP中提出的老化方法没有考虑光照、降雨等外界因素的影响，无法完全模拟实际路面的老化状态[4]，但仍能在室内模拟老化和实际老化之间建立合理的联系[5-6]，且大量研究表明采用室内老化的混合料进行各项试验探究实际老化混合料的老化性能是十分有效的[7-8]。
与此同时，大量基于上述老化方法对沥青混合料性能的变化研究中发现沥青混合料老化后的高温稳定性有所提高，但水稳定性、低温抗裂性能和疲劳性能显著降低[9-12]。
然而，研究多基于静载试验，考虑到沥青混合料是一种由沥青及集料组合的混合物，由于沥青的黏弹性特征，故沥青混合料力学性能与温度及频率关联密切。
Arefin、马莉骍[13-14]等利用动态模量试验探究了不同沥青混合料老化后的动态力学性能，并考虑了温度和荷载频率对动态模量和相位角的影响，结果表明老化后沥青混合料的动态模量增大，相位角减小，另外，考虑到实际试验过程中加载的频率及试验温度不可能无限扩展，研究者利用Sigmodal函数建立了动态模量主曲线，并对老化后动态模量在整个温度和频率范围内的变化情况进行了研究，虽然发现老化使得沥青混合料的温度敏感性减小,但该研究未从本构关系的角度考虑沥青混合料在老化前后的黏弹性能演变特征。
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个非常有趣的话题——沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用。
让我们来简单了解一下什么是粘弹力学。
哎呀，这可是个高深莫测的学问啊！简单来说，粘弹力学就是研究物体在受到外力作用时，既有一定的弹性又有一定的黏性的一种力学理论。
而沥青和沥青混合料呢，就是我们生活中经常见到的一种建筑材料。
它们在很多地方都有广泛的应用，比如道路、屋顶、地面等等。
那么，为什么沥青和沥青混合料会有这样的性质呢？这就要归功于它们的粘弹力学原理了。
我们来说说沥青。
哎呀，这个东西可真是让人又爱又恨啊！它既能让我们的道路平整光滑，又能在雨天让车辆行驶得更加安全。
但是，你知道吗？沥青其实也有一定的黏性。
当我们走在上面的时候，脚底下的沥青会因为受到压力而产生形变。
而当我们离开之后，沥青又会恢复原状。
这就是沥青的黏性表现。
而且，沥青还有一个特点，那就是它的弹性很好。
这意味着，即使我们在上面施加很大的力量，沥青也不会立刻破裂。
而是会在一定程度上发生形变，然后再慢慢恢复原状。
这就是沥青的弹性表现。
接下来，我们再来说说沥青混合料。
哎呀，这个东西可是比沥青厉害多了！它不仅能让我们的道路更加平整光滑，还能在雨天让车辆行驶得更加安全。
而且，沥青混合料还有一个特点，那就是它的黏性和弹性都非常好。
这意味着，当我们在上面行走或者行驶时，沥青混合料能够很好地吸收和分散我们的压力。
而且，即使我们在上面施加很大的力量，沥青混合料也不会立刻破裂。
而是会在一定程度上发生形变，然后再慢慢恢复原状。
这就是沥青混合料的黏性和弹性表现。
那么，沥青和沥青混合料的粘弹力学原理有哪些应用呢？其实，它们的应用非常广泛。
比如在道路建设中，我们可以通过调整沥青和沥青混合料的比例来提高道路的抗压性能和抗拉性能。
这样一来，道路就能更好地承受重载车辆的压力，同时也能防止路面在重压下出现裂缝。
在建筑行业中，我们还可以利用沥青和沥青混合料的黏性和弹性来制作防水材料、密封材料等。
沥青低温粘弹性能的预测
对于 WL F 公式中的 C1 、 C2 ,经试验表明不是 材料常数 ,故在具体试验条件下应拟合确定 ,根据 不同温度下的移位因子可以计算出 C1 、 C2 ,30 ℃ 频率扫描的移位因子结果见表 1 。
表1 30 ℃ 频率扫描的移位因子
Table 1 The shift factors of frequency sweep at 30 ℃
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吉林大学学报 (工学版)
第 38 卷
时的特征函数时间历程并非实验测定经历的真实 历程 ,通常将其称为换算时间 。根据时温等效换 算原则 ,得到 - 10 ℃ 劲度模量主曲线和 30 ℃ 复 数柔量主曲线如图 3 和图 4 所示 。从图 3 和图 4 可以看出 ,经过时温等效换算原则得到的主曲线 比 30 ℃ 直接测量的结果有更长的时间范围和频 率范围 , 因此 , 通过时温转换 , 可以在更宽广的时 间范围和频率范围内研究沥青的性能 , 避免了直 接测定的困难 。
图2 30 ℃ 复数柔量曲线
Fig. 2 Complex compliance curves at 30 ℃
2 实验结果与分析
2. 1 时温转换原则的应用
在粘弹性材料的定量测定时 , 不可能将观测 时间伸长或将温度范围扩大到某种程度以外 , 即 使能够伸长和扩大 , 通常其实验精度也因之而下 降并且不可能测得真值 。大量实验表明 , 沥青在 一个相当宽广的温度范围内均具有简单热流变材 料的特性 ,对于简单热流变材料 ,可通过移位因子 进行时温转换 ,即通过较高温度下较短时间的试 验得到较低温度下较长时间的力学特性 。基于这 样的经验法则 ,可以用某一选定标准温度下进行 测定的方式 ,将不同温度 、 不同时间的曲线综合为 [5 ] 一条主曲线 。 在进行时温换算时 , 采用的是时间 t 的对数 坐标 ,不同温度的流变曲线具有相同的几何形状 , 选择其中较高的温度作为基准温度 , 将其他各温 度下的曲线沿水平方向平行地左右移动一定的距 离 lg a T ,与基准温度下的流变曲线重合 , 即可以 得到主曲线 ,称这一移动量 lg a T 为该温度相当于 基准温度的移位因子 。显然 , 这样得到的主曲线 时间范围远远超过实测时间范围 , 是由不同温度 条件下的测定结果按照时温等效原则得到的 , 这
沥青混合料黏弹性能的细观力学模型
沥青混合料黏弹性能的细观力学模型工程中沥青混合料黏弹性能的确定主要通过试验法和经验公式法。
试验法可采用本文中的蠕变试验和动态模量试验，该种方法耗时较长，且只能对已成型特定级配的沥青混合料进行试验，若混合料类型较多，往往需要大量的重复性试验，造成材料浪费和环境污染。
经验法中动态模量的Witczak和Hirsch预测模型[i]较为成熟，但经验公式的适用范围有限，若实际条件与建立经验关系式的条件不同，可能产生较大误差。
事实上，上述两种方法均停留在宏观层面上，无法反映细观尺度下沥青混合料内部的力学性质，因此，有必要基于材料内部的细观组成建立合适的细观力学模型，较为准确地预测其黏弹性能。
从细观角度出发，沥青混合料可视为由沥青砂浆、粗集料和空隙组成的三相复合材料。
将沥青砂浆作为基体，粗集料和空隙作为夹杂相，可通过细观力学理论来预测沥青混合料的力学性能。
在众多细观力学模型中，Hashin复合球模型与沥青混合料内部结构最为相近，一系列尺度不等的球形粗集料镶嵌于沥青砂浆基体之中，但该模型存在前提假设条件，/a b为定值，也就是说所有集料半径与其沥青砂浆包裹层厚度成正比，这样就无法考虑粗集料的尺度效应。
实际上，粗集料分散于沥青砂浆介质中，虽然粒径大小不同，但沥青砂浆包裹层厚度近乎相同，且文献[错误！未定义书签。
]已经提出沥青砂浆包裹层厚度的计算公式。
为此，本文假设沥青砂浆包裹层厚度相同，对Hashin复合球模型进行了改进和简化。
首先提出了沥青混合料的弹性模量预测细观力学模型，该模型能够较为准确地反映沥青混合料内部的细观结构组成，且能够考虑粗集料尺寸效应及级配的影响。
其次，应用黏弹性对应原理，将弹性模型转化至黏弹性范围，建立了沥青混合料黏弹性能的细观力学模型。
最后，将模型预测结果与试验结果相对比，对模型进行验证及修正，分析黏弹性影响因素。
1 细观力学模型的建立1.1 弹性模量预测模型将沥青砂浆视为基体，粗集料为球形夹杂相。
水工沥青混凝土粘弹性能的实验研究
水工沥青混凝土粘弹性能的实验研究作者：叶永向鹏来源：《科技创新与应用》2015年第15期摘要：进行水工沥青混凝土在不同加载应力和不同实验温度下的单轴蠕变实验，将四种常用粘弹性模型编入非线性拟合程序对蠕变曲线进行拟合，得到拟合曲线、模型参数值及相关系数，对比拟合曲线与实验曲线，分析四种本构模型的优势和不足，选出最优模型，并研究其参数在不同实验条件下的变化规律，结果表明Burgers模型能够较好地反映蠕变的第一、第二阶段特征，可用来描述水工沥青混凝土粘弹性能。
关键词：水工沥青混凝土；粘弹性；蠕变实验；Burgers模型；模型参数水工沥青混凝土是一种由沥青、骨料和填料组成的混合物，其具有良好的柔性、防渗性和耐久性，常作为防渗体应用于沥青混凝土面板、沥青混凝土心墙、蓄水库防渗护面及渠道防渗衬砌等水利工程中[1]。
同时，它也是一种典型的粘弹性材料，在实际工作范围内表现为粘弹性体，其粘弹性能与荷载作用时间、温度等条件有关[2]。
蠕变实验是研究沥青混凝土粘弹性行为的最基本的实验手段之一[3]。
文章通过蠕变实验，选用常用的四种粘弹性模型对蠕变曲线进行拟合，对比所得拟合曲线与实验曲线，分析这四种本构模型的优势和不足，选出最优模型，并研究其参数在不同实验条件下的变化规律。
1 蠕变实验1.1 实验材料（1）沥青：采用SBS改性沥青，主要技术指标为针入度52（0.1mm），软化点53.5℃，延度162cm（15℃条件下）。
（2）粗骨料：采用玄武岩，主要技术指标为表观密度2.719g/cm3，吸水率0.8%，针片状颗粒含量6.8%，黏附性4级。
（3）细骨料：采用河沙，主要技术指标为表观密度2.742g/cm3，吸水率0.6%，水稳定等级8级。
（4）填料：采用水泥，主要技术指标为表观密度为3.223g/cm3，含水率0.16%，亲水系数0.9%。
沥青含量为6%，粗骨料含量为49.8%，细骨料含量为32.9%，填料含量为11.3%，级配指数为0.4。
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用
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了解它们的粘弹力学原理以及在工程中的应用对于确保道路质量和安全至关重要。
本文将深入探讨沥青和沥青混合料的粘弹力学原理，以及它们在道路工程中的应用。
粘弹力学原理。
1. 沥青的粘弹性质。
沥青是一种由石油加工而来的混合物，具有粘弹性质。
它的粘性来源于其分子结构中的长链聚合物，这些链在温度较高时会流动，从而使沥青能够填充道路表面的微小裂缝和凹陷。
硬质沥青混合料的动态黏弹特性_董雨明
89. 1 84. 2 2 307
1# 悬浮级配 AC － 20 2# 骨架级配 AC － 20 2# 悬浮级配 AC － 20 骨架 AC － 20 （70# ） 悬浮 AC － 20 （70# ）
15. 1 12. 3 13. 1 10. 6 9. 5
3 989 2 812 2 634 1 987 1 718
Abstract： Four hard grade asphalt mixtures of 2 hard asphalt binders and 2 gradations are designed，and their high / low temperature stability and moisture stability are researched． On this basis，the dynamic modulus test at 7 temperatures is conducted to research the dynamic viscoelastic property of the hard grade asphalt mixtures． The viscoelastic models based on sigmoid function and the master curves of dynamic moduli are established． The research result indicates that （ 1 ） hard grade asphalt mixture has excellent high temperature performance，its low temperature performance and water stability can meet the requirement of current specification； （2） the dynamic moduli of coarse graded mixture is higher than that of fine graded mixture in the frequency range of 10 － 3 － 104 Hz． The viscoelastic analysis based on CAM model shows that the complex moduli of the hard grade asphalt mixtures in glassy state with coarse gradation is higher than those with fine gradation，while the crossing frequencies of fine gradation are higher than those of coarse gradation，it indicates that the finer gradation is beneficial to the low temperature performance of hard grade asphalt mixture． Key words： road engineering； pavement performance； viscoelastic analysis； hard grade asphalt； master curve of complex modulus； CAM model
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沥青混合料的黏弹性能
沥青混合料具有依赖温度和荷载作用时间的黏弹性状，这种特性直接影响着路面的使用性能，尤其是高温车辙和低温开裂。
为了设计性能优越的沥青混合料以提高路面的使用寿命，国内外学者对沥青混合料的黏弹性能进行了大量研究。
沥青混合料的黏弹性参数是表征其黏弹性能的重要标志。
在早期的研究中，由于缺乏专门的设备来有效地测定和计算沥青混合料的黏弹性参数，常用图解法来预估其性能参数，即50年代中期Van der poel建立了估算各类沥青在较大范围温度和荷载作用时间条件下的劲度模量诺漠图[i]。
随着研究的深入及试验设备条件的提高，研究人员更多的采用试验方法来确定其黏弹性参数。
目前，试验方法主要分为：蠕变试验、松弛试验和动态模量试验[ii]。
为了更方便于工程应用及力学分析，一些学者开始将流变学理论应用于沥青混合料的黏弹性研究。
Monismith C.L.应用流变理论对沥青混合料的黏弹性能进行研究，证实可以用四参量黏弹性流体Burgers模型来模拟沥青混合料的黏弹性质[iii]。
Antoni Szydlo通过蠕变试验获得Burgers模型参数，应用有限元方法对路面车辙进行预估，分析结果得出其中两个参数值对沥青混合料的车辙深度起着至关重要的作用[iv]。
A.R.Abbas应用广义Maxwell模型表征沥青混合料的剪切性能，并用试验结果对模型适用性进行了验证[v]。
在国内，长沙理工大学郑健龙等人对沥青混合料黏弹性参数的研究较为深入。
1995年，郑健龙应用Burgers模型来描述沥青混合料的黏弹性动态特性，通过引入指数型损伤函数，提出了应用该模型分析沥青混合料疲劳过程的方法[vi]。
郑健龙(1996)通过裂缝梁纯弯曲试验来研究沥青混合料的延迟开裂性能，结果表明：沥青混合料具有黏弹性流体特征，裂缝在沥青混合料中的扩展表现出明显的黏弹塑性断裂特征，且证实研究沥青混合料断裂参数时，简单热流变材料的本构模型依然适用[vii]。
周志刚、郑建龙等(2001)采用Burgers模型来模拟直接拉伸试验下沥青混合料的黏弹性特性，提出了黏弹性参数确定的非线性规划数学模型，并给出该数学模型的Liebenberg-Marquardt求解方法[viii]。
郑健龙等(2004)针对不同温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究，并应用热流变简单材料的时温等效原理对试验结果进行了分析和参数拟合，以此提出了一种描述变温条件下沥青混合料温度应力松弛特性的热黏弹性本构模型，并通过温度收缩应力试验
的模拟对该模型的合理性进行了验证[ix]。
郑健龙、吕松涛等(2004,2005)采用广义Maxwell模型来模拟沥青混合料的松弛性能，用累计耗散能分析沥青混合料的疲劳破坏、累计耗散能与疲劳寿命之间的关系，并简要说明了累积耗散能的求解方法[x-xi]。
Burgers模型可以用来描述沥青混合料的黏弹性能，但该模型并不能反映沥青混合料黏滞度随加载时间的延长而增大的固结效应，针对此缺陷，徐世法[xii]对Burgers模型进行修正，提出了能够精确表征沥青混合料变形特征的“四单元、五参数”模型。
但由于修正模型参数确定较为复杂、蠕变与松弛形式转换存在困难，在研究中应用较少。
近年来，为了使模型更好地反映沥青混合料的黏弹性特征，一些学者考虑了非线性和疲劳损伤等影响因素，建立了沥青混合料的非线性、疲劳损伤等黏弹性模型[xiii-xiv]，虽然这些模型拟合结果更为准确，但模型中部分参数力学意义并不明确，参数确定较为复杂且存在一定的局限性，不便于工程应用。
[13] 日本土木学会著,方萍译,沥青混合料的线性黏弹性特性模型[J].国外公路,1998,18(4):46-50.
[14] 王旭东,沙爱民,许志鸿.沥青路面材料动力性能与动态参数[M].北京:人民交通出版社,2002.
[15] C.L.Monismith，K.E.Sector. Viscoelastic behavior of asphalt mixtures pavements[C]. 1st International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavement, USA,1962: 476-498.
[16] AntoniSzydlo，Piotr Mackiewicz. Asphalt mixes deformation sensitivity to change in rheological parameters[J]. Journal of material in civil engineering, 2005: 1-9.
[17] A.R.Abbas，A.T.Papagiannakis，E.A.Masad. Linear and nonlinear viscoelastic analysis of the microstructure of asphalt mixtures[J]. Journal of material in civil engineering, 2004:133-139.
[18] 郑健龙.Burgers黏弹性模型在沥青混合料疲劳特性分析中的应用[J].长沙交通学院学报,1995,11(3):33-42
[19] 郑健龙，应荣华，张起森.沥青混合料热黏弹性断裂参数研究[J].中国公路学报，1996,9(3):20-28.
[20] 周志刚,钱国平,郑健龙.沥青混合料黏弹性参数测定方法的研究[J].长沙交通学院学报,2001,17(4):23-28.
[21] 郑健龙,田小革,应荣华.沥青混合料热黏弹性本构模型的实验研究[J].长沙理工大学学报(自然科学版),2004,1(1):1-7.
[22] 郑健龙，吕松涛，田小革.沥青混合料年弹性参数及其应用[J].郑州大学学报(工学版),2004,25(4):8-12.
[23] 吕松涛，田小革，郑健龙.沥青混合料黏弹性参数的测定及其在本构模型中的应用[J].长沙交通学院学报,2005,21(1):37-42.
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